Telefon: +49 (0) 3731/39-4017 Fax: +49 (0) 3731/39-4021 E-Mail: sfb799@tu-freiberg.de Web: http://sfb799.tu-freiberg.de

Sonderforschungsbereich 799: TRIP-Matrix-Composite Design von zähen, umwandlungsverstärkten Verbundwerkstoffen und Strukturen auf Fe-ZrO2-Basis Technische Universität Bergakademie Freiberg

TU Bergakademie Freiberg Geschäftsstelle des Sonderforschungsbereichs 799 Institut für Werkstofftechnik Gustav-Zeuner-Straße 5, 09599 Freiberg

Motivation und Zielsetzung

Ergebnisse der 2. Förderperiode

Projektplanung und Vernetzung

H 100/0 V 100/0 V 95/5 V 90/10 V 90/10+95/5+100/0 (gesprüht)

Stauchung kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg kJ/kg 5 % 0,26 ± 0,05 0,19 ± 0,02 0,74 ± 0,01 0,75 ± 0,01 0,64 ± 0,19

10 % 1,14 ± 0,06 1,11 ± 0,06 3,34 ± 0,13 3,39 ± 0,22 2,95 ± 0,54 15 % - 2,73 ± 0,18 - 7,27 ± 0,18 6,89 ± 0,90 20 % - 5,22 ± 0,22 - - 10,7 ± 0,23

M. Oppelt, C. Wenzel, C. G. Aneziris, H. Berek: Processing and Characterization of MMC Beads Based on Zirconia and TRIP Steel, Met. Mat. Trans. B, 45 (2014) 6, pp. 2000-2008

M. Oppelt, C. G. Aneziris: Analysis and evaluation of diff. influencing factors in processing of hollow and full beads based on TRIP-steel, J. Alloys Compd., 634 (2015), pp. 43-49

Spezifische Energieabsorption von Voll- und Hohlkugeln

Entwicklung von Voll- und Hohlkugeln

Vollkugeln: • Natriumalginat • Härter: CaCl2

Vision Entwicklung von Strukturbauteilen mit Hilfe schlickerbasierter Formgebungsverfahren für innovative Verbundwerkstoffe für Sicherheits- und Leichtbaukonstruktionen Generierung von exzellenten Eigenschaften durch Kombination von austenitischem TRIP-Stahl und metastabilem ZrO2:

Hohlkugeln: • Kaliumalginat • Härter: Ca(OH)2

Energieabsorption Festigkeit

Verformbarkeit Zähigkeit

Entwicklung von Makrostrukturen aus Voll- und Hohlkugeln Entwicklung von Fügemethoden Überführung in Makrostrukturen Entbinderung/Sinterung Charakterisierung der

mechanischen Eigenschaften

Flammspritzen von Stahl-, Keramik- und Stahl/Keramik-Schichten Erzeugung verschiedener

Schichtvarianten Freistehende Schichten Optimierung der Prozessparameter Phasenzusammensetzung Mechanische Eigenschaften

Arbeitspaket 2 Flammspritzen von Stahl-, Keramik- und Stahl/Keramik-Schichten Erzeugung von Schichten aus

tetragonalem Zirkoniumdioxid Erzeugung von metallischen Schichten

auf Basis eines Cr-Mn-Ni-Stahles Verbundschichten aus metastabilem

Stahl und Aluminiumtitanat (ATi) Verbundschichten aus metastabilem Stahl

und Al2O3-ZrO2-TiO2 (AZT)

Arbeitspaket 4 Herstellung von Bauteilen aus Voll- und Hohl- kugeln mittels keramischer Fügetechnologie Übertragung der Fügetechnik der Waben-

körper auf Kugelverbunde (Voll-, Hohl- kugeln, gradierte Kugeln) Optimierung des Fügeschlickers Fügen von grünen und gesinterten Kugeln zu

Makrogeometrien (z. B. Würfel, Zylinder) Entwicklung eines Entbinderungs- und

Sinterungsregimes

Meilensteine I/2017 erste gefügte Einzelkugeln III/2017 erste flammgespritzte Zirkonoxid- schichten generiert II/2018 erste flammgespritzte Verbundschichten aus Stahl und Aluminiumtitanat (ATi) generiert III/2018 gesinterte Kugelkörper zur Charakterisierung gefertigt I/2019 erste flammgespritzte Verbundschichten aus Stahl und Al2O3-ZrO2-TiO2 (AZT) generiert

Eigene Vorarbeiten zum Flammspritzen

Ausschnitt einer gespritzten Verbundwerkstoffschicht

a) Freistehende flammgespritzte Schicht 90:05:05 (Ma.-% Al2O3:Ma.-% TiO2: Ma.-% ZrO2)

b) polierte Probenoberfläche (REM) mit markiertem Bereich für die EBSD-Phasenanalyse

c) EBSD-Bandkontrast, d) Phasenverteilung

(rot/grün: γ-Al2O3, gelb: α-Al2O3, hellblau: Zr5Ti7O24)

a) REM-Abbildung einer Grenzfläche zwischen nacheinander erstarrten Austenit-Tropfen

b) Mittels EDS bestimmte Phasenzusammensetzung (rot: Austenit, gelb: Zwischenschicht mit ZrO2, blau: Mischoxid)

Bauteile aus Voll- und Hohlkugeln mittels keramischer Fügetechnologie, Flammspritzen

Prof. Dr.-Ing. habil. Christos Aneziris, Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik

A1: Gießformgebung Composite II

a) b)

5 µm 5 µm