Untersuchung der plastischen Instabilität von Magnesiumlegierungen der nächsten Generation

• Antragsteller: Dr.-Ing. Talal Al-Samman; Dr. Dietmar Letzig
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 420149269

Die treibende Kraft für das Projekt ist die globale Bestrebung zur Gewichtsreduzierung von Automobilstrukturen, um die CO2-Emissionen zu senken und eine effiziente kohlenstoffarme Fahrzeugtechnologie zu entwickeln. In diesem Zusammenhang erfordert die Entwicklung von hochumformbaren Mg-Knetlegierungen neue Optimierungsstrategien, um die Verarbeitung und das Werkstoffverhalten bestmöglich zu kombinieren. Da zu diesem Thema noch erhebliche Wissenslücken bestehen, sowohl in der Forschung als auch der Anwendung, ist das Ziel des vorliegenden Forschungsvorhabens ein umfassendes Verständnis der komplexen Mikrostrukturreaktion auf mechanische Beanspruchung zu gewinnen, insbesondere unter Bedingungen, bei denen der Werkstoff eine plastische Instabilität in Form eines PLC-Fließverhaltens erfährt. Die Ergebnisse des Vorgängerprojekts haben deutlich gezeigt, dass dies ohne eine gemeinsame Betrachtung mehrerer werkstoffphysikalischer Phänomene auf verschiedenen Längenskalen nicht erreicht werden kann. Die Projektziele des Fortsetzungsvorhabens bauen auf den bisherigen Erkenntnissen auf, indem sie den mechanistischen Ursprung der plastischen Instabilität in modernen Magnesiumlegierungen untersuchen und die Mikrostruktur, die Textur sowie das mechanische Verhalten durch gezielte Zugabe von Legierungselementen steuern. Somit konzentrieren sich die zentralen Ziele auf die Erklärung des Zusammenhangs zwischen den lokalen strukturellen und chemischen Eigenschaften von Ausscheidungen und Solute-Clustern, und der Anfälligkeit für plastische Instabilität bei unterschiedlichen Prozessparametern. Sie verfolgen zudem einen synergistischen Ansatz kombinierter Zusätze von gelösten Legierungselementen unter Verwendung einer wissensbasierten Legierungsstrategie zum gezielten Mikrostrukturdesign für ein stabiles Verformungsverhalten. Darüber hinaus planen die Projektziele eine Ausweitung der bisherigen Arbeiten in neue Forschungsrichtungen, die neue erfolgsversprechende Legierungssysteme, sowie die Übertragung des bisherigen Wissens auf realistischere und komplexere Spannungszustände umfassen. Dies wird die künftige Entwicklung sicherer Prozessbedingungen bei der Blechumformung ermöglichen und die Etablierung von hochumformbaren Mg-Knetlegierungen beschleunigen. Die geplanten Ziele und das Arbeitsprogramm profitieren stark von der einzigartigen Synergie zwischen den beteiligten Forschungsteams RWTH-IMM und Helmholtz-Zentrum Hereon hinsichtlich der wissenschaftlichen Konzepte, der hochspezialisierten Methoden und der korrelativen Anwendung mehrerer Techniken über alle relevanten Längenskalen. Wir sind zuversichtlich, dass das vorliegende Forschungsvorhaben eine hochaktuelle und anspruchsvolle Herausforderung darstellt, die ein hohes Potenzial hat, unser derzeitiges Verständnis der behandelten Phänomene zu erweitern. Daraus werden schließlich Leitlinien für die Einstellung der Mikrostruktur und die Optimierung der Umformprozesse von modernen Magnesiumlegierungen gewonnen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen