Macromechanical model for predicting the susceptibility to acid corrosion and hydrogen embrittlement of austenitic thin sheet metals and foils manufactured by complex forming technologies

用于预测复杂成形技术制造的奥氏体薄金属板和箔材的酸腐蚀和氢脆敏感性的宏观力学模型

基本信息

项目摘要

Despite the fact that the microstructure influences the corrosion behavior, corrosion rates can only be predicted in few cases and are insufficiently accessible by macromechanic FEM simulations according to the state of the art. In the previous DFG project AW 6/27-1/LA 1274/27-1, qualitative and quantitative correlations were found between microstructure and surface-corrosion rate for the materials DC04 and Al99.5. These correlations were implemented into a macromechanical FEM simulation. Based on these findings, the present project aims for expanding the applicability of the model with regards to (a) a more complex material (steel 316L), (b) hydrogen embrittlement, and (c) the complex, multiaxial forming process of deep drawing of thin metal foils (thickness < 0.5 mm). For this, new mathematically and physically based concepts as well as numerical approaches will be derived and implemented into the FEM. Hence, for the first time, the corrosion rate of the material 316L and its susceptibility to hydrogen embrittlement will be predictable in dependency of the microstructural condition that has been influenced by forming. As a result, in bipolar plates produced from 316L, numeric calculations of the optimum microstructure and processing route will be possible. Thus, an improved corrosion resistance will be achieved for the application in fuel cells and a long service life with high efficiency will be assured.
尽管微观结构会影响腐蚀行为,但只能在几种情况下预测腐蚀速率,并且根据艺术的状态可通过宏观力学的FEM模拟来访问腐蚀速率。在先前的DFG项目AW 6/27-1/LA 1274/27-1中,在材料DC04和AL99.5的微观结构和表面腐蚀速率之间发现了定性和定量相关性。这些相关性被实现为宏观力学的FEM模拟。基于这些发现,本项目的目的是扩大模型的适用性,以(a)更复杂的材料(钢316L),(b)氢化,以及(c)薄金属箔(厚度<0.5 mm)的复杂的,多轴形成的过程。为此,将在数学和身体上进行新的概念以及数值方法,并将其实施到FEM中。因此,这是第一次,材料316L的腐蚀速率及其对氢的易感性将是可以预见的,这是对形成受影响的微观结构条件的依赖性。结果,在316L产生的双极板中,最佳微结构和处理路线的数字计算是可能的。因此,将在燃料电池中实现改善的耐腐蚀性,并确保高效率的较长使用寿命。

项目成果

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