Analyse des Umformverhaltens eines Dispersoid verstärkten Materials

Für zukünftige Anwendungen im Hochtemperaturbereich sind oxiddispersionsverstärkte („ODS“) Legierungen vielversprechend. Wie etwa in modernen Flugzeugturbinen, wenn durch den Einsatz von alternativen Brennstoffen die Temperaturtoleranz der herkömmlichen Materialien überschritten wird. Herausforderungen gibt es diesbezüglich bei der Herstellung größerer Materialquantitäten. Um die mechanisch legierten Materialien zu konsolidieren, wird unter anderem aufs Walzen zurückgegriffen. Ziel dieser Arbeit ist das Vorhersagen eines möglichen Konsolidierungsprozesses unter Verwendung einer Simulationssoftware. Das Konsolidieren beschreibt dabei das Verfestigen des Werkstoffes.
In den im Laufe dieser Masterarbeit durchgeführten Walzversuchen wurde ein mechanisch legiertes Pulver aus Fe-10Al-4Cr-4Y2O3 in drei Walzstichen konsolidiert. Um chemischen Reaktionen vorzubeugen, wurde das Pulver luftdicht in eine Kapsel aus S235 , einem unlegierten Baustahl, gefüllt und verdichtet. Nach dem Verschweißen der Hülle wurde das Pulver mit dieser Kapsel gewalzt. Eine innwendig an der Hülle angebrachte Aluminiumoxidbeschichtung führt dazu, dass der vollständig konsolidierte Werkstoff am Ende gut von der Hülle zu lösen ist. Für die Walzungen wurde die Hülle mitsamt dem eingeschlossenen Pulver auf 940 °C erhitzt.
Diese Umformung wurde anschließend in dem Simulationsprogramm Simufact dargestellt und die effektiven plastischen Dehnungen, sowie die effektiven plastischen Dehnraten, die das Material erfährt, berechnet. Als Vergleichswert wurde hierbei die Walzkraft definiert, die sowohl in den Realversuchen leicht messbar als auch in den Simulationsergebnissen gut darstellbar ist. Die simulierten Ergebnisse lassen Rückschlüsse auf die Eigenschaften des konsolidierten Materials und eine mögliche Verwendung und Herstellung ebendieses im wirtschaftlichen Rahmen zu.