Herstellung von UFG-Werkstoffen durch Rundkneten

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Durch große plastische Deformationen (severe plastic deformation, SPD) erzeugte, ultrafeinkörnige (ultrafine grained, UFG) Werkstoffe weisen vielversprechende Eigenschaften auf, wie z.B. eine Kombination aus hoher Festigkeit und Duktilität, die sie für viele technische Anwendungen interessant machen. Trotz des breiten möglichen Anwendungsspektrums ist ihre kommerzielle Nutzung bislang sehr begrenzt. Die Ursache hierfür liegt vor allem in dem hohen Fertigungsaufwand für UFG Werkstoffe. In der ersten Phase des Projektes ist die grundsätzliche Machbarkeit eines innovativen SPD Verfahrens auf Basis eines modifizierten Rundknetprozesses gezeigt worden. Rundproben unterschiedlicher Werkstoffe konnten in einem Stich mehrfach (in vier Scherzonen) umgeformt werden und zudem mehrere Stiche in Folge durchlaufen. Ein wesentlicher Vorteil des neuentwickelten Prozesses gegenüber Equal Channel Angular Pressing (ECAP) sind die geringen Axialkräfte, die analog zu den Presskräften bei ECAP zu betrachten sind. Der Prozess bewirkt bei beiden bislang untersuchten Werkstoffen (Kupfer und C15 Stahl) eine Verfeinerung des Gefüges durch Subkornbildung, analog zu den ersten Stufen etablierter SPD Verfahren. In der zweiten Phase des Vorhabens wird durch eine Optimierung der verwendeten Werkzeuggeometrie sowie durch eine Variation und Untersuchung ausgewählter Prozessparameter eine weitergehende Kornfeinung in den UFG Bereich angestrebt. In enger Zusammenarbeit der Materialwissenschaft und der Umformtechnik verfolgen die Antragsteller somit eine Ziel führende, simultane Optimierung von Werkstoffeigenschaften und Verfahrensparametern. Abschließend soll ein Modell zur Gefügeentwicklung in Abhängigkeit der verschiedenen Prozessparameter erarbeitet werden, welches Vorhersagen über effiziente Prozessrouten und Werkzeuggeometrien ermöglicht.