Erster und Zweiter Projektzeitraum 2008 – 2016

„Sonderforschungsbereiche sind auf die Dauer von bis zu zwölf Jahren angelegte Forschungseinrichtungen der Hochschulen, in denen Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen über die Grenzen ihrer jeweiligen Fächer, Institute, Fachbereiche und Fakultäten hinweg im Rahmen eines übergreifenden und wissenschaftlich exzellenten Forschungsprogramms zusammenarbeiten.“ (Deutsche Forschungsgemeinschaft)

Der Sonderforschungsbereich 799 „TRIP-Matrix-Composite“ der TU Bergakademie Freiberg verfolgte in der ersten Förderperiode die Vision, eine ganze Werkstofffamilie von Stahlmatrix-Verbundwerkstoffen aus Stählen und der Zirkoniumoxid-Keramik zu erzeugen. In drei Projektbereichen mit insgesamt 19 Teilprojekten wurden konkrete Zielstellungen sowie Methoden und Vorgehensweise festgelegt. In der Postergalerie ist jedes Teilprojekt übersichtlich dargestellt.

Das Forschungsteam des SFB 799 setzte sich zusammen aus Teilprojektleitern, Doktoranden sowie wissenschaftlichen und technischen Mitarbeitern verschiedener Institute und Fakultäten, die gemeinsam an der Realisierung des Forschungsvorhabens arbeiteten. Durch die sehr gute interdisziplinäre Zusammenarbeit hat sich die Aufteilung der Arbeitsbereiche in die jeweiligen Fachgebiete bewährt und wird auch in der zweiten Förderperiode beibehalten.

Auch die Integration des wissenschaftlichen Nachwuchses wurde mit verschiedenen Förderprogrammen gewährleistet. Eine Vielzahl von Veranstaltungen für Schüler, wie z. B. das Schülerlabor "Science meets school", der Girls'Day, der Schülerwettbewerb und die Schüleruniversität sowie die Nacht der Wissenschaft und Wirtschaft wurden vom SFB 799 initiiert, unterstützt und durchgeführt. Ziel ist es, das Interesse für das Gebiet der Werkstoffwissenschaften schon früh zu wecken und die zahlreichen Studienangebote der TU Bergakademie Freiberg zu kommunizieren.

Im ersten Projektzeitraum entstanden zahlreiche Publikationen (2008-2012), die in relevanten Fachzeitschriften erschienen. Die Öffentlichkeit wurde über Ziele, Strukturen, Ergebnisse und konkrete Ereignisse des SFB 799 durch Pressemeldungen informiert. Aktuelle Meldungen zum SFB 799 konnten durch das halbjährliche Erscheinen des Newsletters abgerundet werden.

Postergalerie zur Begehung 2012

Im zweiten Projektzeitraum entstand das gezielte Design der TRIP-Matrix-Composite, insbesondere durch die Gestaltung der makroskopischen Strukturen filigraner Verbundwerkstoffe, der Mikrostrukturen und der Phasengrenzflächen. Dazu wurden weitere pulvermetallurgische Verfahrenstechniken aus der keramischen Technologie auf TRIP-Matrix-Verbundwerkstoffe und -Gradientenwerkstoffe übertragen. Diesbezüglich kam es zur erstmaligen Anwendung des Druckschlickergießens und der Erzeugung von Hohl- und Vollkugeln sowie von metallokeramischem Papier aus TRIP-Matrix-Compositen. Weiterhin wurden die Eigenschaften der Stähle für die Verwendung in den TRIP-Matrix-Compositen durch Mischkristall- und Ausscheidungshärtung gezielt angepasst. Das Design der Stahlpulver erfolgte durch eine zielgerichtete Einflussnahme auf den Verdüsungsprozess und durch Anpassung der thermophysikalischen Eigenschaften der Stahlschmelze. Der Einsatz verschiedener Sinterverfahren, wie Spark-Plasma-Sintern, konventionelles Sintern in kontrollierter Atmosphäre und Heißpressen, sowie die Anwendung von Formgebungsverfahren wie das Warmwalzen gestatteten die gezielte Einstellung von Werkstoffeigenschaften durch die Nutzung der jeweils optimalen Technologie. Die Herstellung von Stahl-Matrix-Verbundwerkstoffen über die Infiltration keramischer Vorkörper mit Stahl-Schmelze ermöglichte perspektivisch Strukturen mit partieller Verstärkung an den hochbeanspruchten Stellen. Die Erweiterung des Forschungsprogramms um Fügeverfahren mit Elektronenstrahltechnologien zielte auf die Generierung komplexer Komponenten.

Schließlich sind die Simulation und die Modellbildung unabdingbare Bestandteile der Innovationskette vom Werkstoff zum Bauteil. Nur durch die im SFB zum Einsatz kommende Kombination modernster Modellierungsansätze der Fluiddynamik, Thermodynamik, Kontinuumsmechanik und ab-initio-Methoden wurde die erkenntnisgetriebene Erforschung von Mikro- und Makrostrukturen der TRIP-Matrix-Composite ermöglicht. Somit rückte die Vision des gezielten Materialdesigns in greifbare Nähe.