Das Ziel des zweiteiligen Forschungsprojekts ist die Charakterisierung des zyklischen Kriechverhaltens sowie die modellbasierte Korrelation der bei zyklischer Beanspruchung ablaufenden Verformungs- und Schädigungsmechanismen in Abhängigkeit der Mikrostruktur und Prüftemperatur für die kriechfesten Magnesiumlegierungen Mg-4Al-2Ba-2Ca, AE42 und WE43.
Im Rahmen der ersten Projektphase (Untersuchte Legierungen: Mg-4Al2-Ba-2Ca und AE42), wurde deutlich, dass eine lückenlose Identifikation der Kriech- und Versagensmechanismen sowie ein Verständnis zu deren Interaktion und Evolution nur durch eine systematische Untersuchung des Einflusses der Mikrostruktur im Sinne eines Prozess-Struktur-Eigenschaft-Schädigung-Verständnisses möglich ist. Daher sollen in der zweiten Projektphase, wo der Fokus auf der Legierung WE43 liegt, durch die Fertigungsverfahren Gießen und additive Fertigung im Laserpulverbettverfahren (engl.: laser-powder bed fusion, L-PBF) zwei verschiedene Gefügezustände eingestellt und diese vergleichend und mechanismenbasiert charakterisiert werden. Da die Additive Fertigung von WE43, im Gegensatz zum Gießen bisher nicht etabliert ist, sollen die Einflüsse beider Fertigungsverfahren und der daraus resultierenden Mikrostrukturen auf das zyklische Kriechverhalten eindeutig charakterisiert sowie mikrostruktur- und mechanismenorientiert bewertet und modellbasiert beschrieben werden.
Die wissenschaftliche Zielsetzung besteht darin, die Mikrostruktur und die verfahrensbedingten Defekte mit den zyklischen Kriecheigenschaften zu korrelieren. In statischen Zug- und Druckkriechversuchen sowie ein- und mehrstufigen Ermüdungsversuchen im Zug- und Druckschwellbereich sollen die richtungsabhängigen Unterschiede im Werkstoffverhalten mit und ohne überlagerter zyklischer Beanspruchung analysiert und verstanden werden. Die Mechanismen des statischen Kriechens sollen dabei vom zyklischen Kriechen separiert werden, um Aussagen zur Interaktion und Evolution zu ermöglichen. Mit Hilfe rasterelektronenmikroskopischer und computertomographischer Untersuchungen soll der Einfluss der Mikrostruktur und der Defekte von ausgewählten Ermüdungsproben untersucht werden, um zu klären, wie sich die Lebensdauer über das prozessinduzierte Gefüge maximieren lässt.

Projektlaufzeit: 2017 bis 2022