Metallische Werkstoffe: Forschung

Die am Institut für Werkstofftechnik - Metallische Werkstoffe durchgeführten Forschungs- und Entwicklungsarbeiten lassen sich unter dem Rahmenthema Gefüge - Eigenschaften - Fertigung - Bauteilverhalten zusammenfassen. Es bestehen sieben eng miteinander vernetzte Arbeitsgruppen mit folgenden Forschungsschwerpunkten:

Gefüge, Plastizität und Bruch

  • Einfluss von Mikro- und Makroeigenspannungen auf das Deformations- und Bruchverhalten
  • Gefüge und Eigenschaften geschweißter und gelöteter Werkstoffzustände geschweißter, gelöteter und additiv gefertigter Werkstoffzustände

Randschichtoptimierung und Schwingfestigkeit

  • Mikrostrukturelle Charakterisierung bearbeiteter oder verfestigter Randschichten
  • Auswirkungen bestimmter Fertigungsverfahren sowie von Kugelstrahl- und Festwalzbehandlungen auf die Schwingfestigkeit
  • Schwingfestigkeitsoptimierung von Schweißverbindungen und additiv gefertigten Werkstoffen
  • Korrosionsermüdung
  • Kontaktermüdung
  • Rissausbreitung  

Spannungs- und Phasenanalyse

  • Bearbeitung grundsätzlicher Fragen im Zusammenhang mit den Ursachen, der Ermittlung und der Bewertung von Eigenspannungen
  • Eigenspannungsanalysen in Randschichten, Schweißverbindungen und additiv gefertigten Strukturen
  • Eigenspannungsanalysen mit mechanischen und röntgenografischen Verfahren
  • Analyse von Texturen und Phasenanteilen  

Fügetechnik und Wärmebehandlung

  • Fügen hochfester Stahl- und Aluminiumverbindungen
  • werkstofftechnische Aspekte des Schweißens und Lötens
  • Kurzzeitwärmebehandlungen  

Additive Fertigung

  • Selektives Elektronenstrahlschmelzen (ARCAM-Prozess)
  • Neue Werkstoffe für die additive Fertigung
  • Direktes Mikrostrukturdesign
  • Thermische und mechanische Nachbehandlungen
  • Mechanische Eigenschaften additiv gefertigter Strukturen

Formgedächtnistechnik

  • Hochtemperaturformgedächtniswerkstoffe
  • Fe-basis Formgedächtniswerkstoffe
  • Mikrostrukturdesign
  • Funktionale Ermüdung

Modellierung

  • Modellierung werkstofftechnisch wichtiger Prozesse 

In allen Fällen werden in ausgewogener Weise grundlagen- und anwendungsorientierte Gesichtspunkte behandelt, wobei die Bearbeitung werkstofftechnischer Fragestellungen bzw. die Bewertung von Schadensfällen häufig in enger Kooperation mit Industriepartnern erfolgt. Dazu steht den Arbeitsgruppen eine breite Palette moderner Prüfeinrichtungen zur Verfügung. Beispielsweise sind mehrere rechnergesteuerte Röntgendiffraktometer zur Spannungs-, Phasen- und Texturanalyse vorhanden. Darüber hinaus können im Schweißlabor sämtliche Lichtbogenschweißverfahren zur reproduzierbaren Herstellung definierter Schweißnähte eingesetzt werden. Die additive Fertigung, der sog. „Metall-3D-Druck", ist über eine Anlage zum selektiven Elektronenstrahlschmelzen möglich. Außerdem verfügt die Arbeitsgruppe über eine moderne Hard- und Softwareausstattung mit rechnergesteuerten mechanischen und servohydraulischen Prüfmaschinen unterschiedlicher Kapazität zur Durchführung komplexer Ermüdungs- und Rissausbreitungsuntersuchungen.