Erste Förderperiode (2008 - 2012)

Beschreibung der ersten Förderperiode

Ausgangspunkt der ersten Förderperiode des SFB war die Vision, neue Verbundwerkstoffe auf der Basis von hochlegierten, austenitischen TRIP-Stählen (Transformation-Induced Plasticity) und MgO-teilstabilisier­tem Zirkondioxid, die TRIP-Matrix-Composite, zu erforschen. Als grundlegende Idee wurde die Kombina­tion von zwei Komponenten verfolgt, die in der Lage sind, durch martensitische Phasenumwandlungen auf äußere Beanspruchungen zu reagieren, wodurch die beiden Phasenumwandlungen sich gegenseitig ver­stärken sollen.

In der ersten Förderperiode sind in einigen Arbeitspaketen Schwierigkeiten bei der Beschaffung von Ausrüstungen aufgetreten. So kam es zu Verzögerungen im Aufbau einer Gießanlage für die Untersuchung der aktivierten Infiltration, da die Anlage komplett neu konzipiert, konstruiert und gebaut werden musste. Aufgrund der Einsatztemperaturen von bis zu 1600 °C und Drücken bis 20 bar stellte das die beteiligten Unternehmen vor eine schwierige Aufgabe. Auch die Verdüsungsanlage zur Erzeugung von Stahlpulver aus den selbst entwickelten Stahlgussvarianten konnte ebenfalls  erst verspätet in Betrieb genommen werden. Diese Anlagen stehen nunmehr in der zweiten Förderperiode für weitere Experimente zur Verfügung. Als eine weitere Herausforderung hat sich die Beschaffung einer in situ-Verformungseinrichtung für den Computertomographen dargestellt. Die hohen, erforderlichen Druckkräfte haben dazu geführt, dass auch dazu eine komplett neue Versuchs­einrichtung konzipiert, konstruiert und gefertigt werden musste. Diese weltweit einzigartige Anlage steht nunmehr seit 2011 für Verformungsversuche im CT zur Verfügung und hat sich dabei bereits überaus bewährt.

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Ergebnisse der ersten Förderperiode

Einen Vergleich der ursprünglichen Ziele der ersten Förderperiode mit dem erreichten Stand gibt die folgende Aufstellung wieder:

erreicht

  • CrMnNi-Stahlguss-Werkstoff mit TRIP-Effekt
  • Hochlegierter, austenitischer Stahlguss als SFB-Basislegierungen
  • Verbundwerkstoff aus ZrO2-Partikeln mit TRIP-Stahl, Matrix aus Stahl 1.4301, kompakt und als Wabenkörper
  • Erzwungen infiltrierte Verbundwerkstoffe auf Grundlage des Basis-TRIP-Stahlgusses
  • Verdüsung des Basis-TRIP-Stahlgusses und Verbundwerkstoffe daraus
  • Erster gezielt modifizierter TRIP-Stahlguss-Werkstoff für die Infiltration
  • Erzwungen infiltrierte Verbundwerkstoffe auf Grundlage des modifizierten TRIP-Stahlgusses
  • Demonstrator (Wabenkörper) aus den neuen Werkstoffen über die pulvermetallurgische Route mit gezielt eingestellten mechanischen Eigenschaften
  • Schmelzmetallurgische Herstellung von TRIP-Matrix-Compositen durch Infiltration
    keramischer Strukturen mit TRIP-Stahl
  • Nachweis der kombinierten martensitischen Phasenumwandlung im TRIP-Stahl und
    in der ZrO2-Keramik
  • Pulvermetallurgische Herstellung von TRIP-Matrix-Compositen durch bildsame Formgebung, druckloses und druckunterstütztes Sintern, Spark-Plasma Sintern sowie Heißpressen

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Teilprojekte der ersten Förderperiode

Projektbereich A: Werkstoffdesign und -erzeugung

Teil- projekt

Titel

Fachgebiet und
Arbeitsrichtung

Leiter/in
Institut, Ort

A1

Phasenumwandlungsfähige ZrO2-haltige Makrostrukturen für die Herstellung von Stahl-ZrO2-Verbundwerkstoffen durch Infiltration

Zirkoniumdioxidkeramik, keramische Technologie, poröse Strukturen, Thermoschock, Benetzung

Prof. C.G. Aneziris, Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik, Freiberg

A2

Design austenitischer Stahlgusswerkstoffe

Metallurgie, Legierungstechnik

Prof. Dr.-Ing. P. Scheller,
Prof. A. Weiß, Institut für Eisen- und Stahltechnologie, Freiberg

A3

Verdüsung von neuen austeniti­schen Stahlguss­werkstoffen mit TRIP-Effekt und Design der Partikeleigenschaften

Metallurgie, Legierungstechnik

Prof. Dr.-Ing. P. Scheller,
Institut für Eisen- und Stahltechnologie, Freiberg

A4

Herstellung austenitischer Stahlguss-Verbundwerkstoffen mit keramischen Strukturen durch Infiltration

Gießereitechnik

Prof. Dr.-Ing. K. Eigenfeld, Gießerei-Institut, Freiberg

A5

Kalte bildsame Formgebung sowie kaltes Fügen von Stahl-ZrO2-Sinterwerkstoffen

Zirkoniumdioxidkeramik, keramische Technologie, poröse Strukturen, Thermoschock, Benetzung

Prof. C.G. Aneziris, Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik, Freiberg

A6

Sintern sowie Warm- und Halbwarmformgebung von Keramikpartikel-Stahl-Verbundwerkstoffen

Umformtechnik

Prof. R. Kawalla, Dr.-Ing. S. Guk, Institut für Metallformung, Freiberg

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Projektbereich B: Werkstoffverhalten

Teil- projekt

Titel

Fachgebiet und
Arbeitsrichtung

Leiter/in
Institut, Ort

B1

Grenzflächen zwischen TRIP-Stahl-Matrix und ZrO2: Rolle der lokalen Heteroepitaxie und der Defektnetzwerke bei der Energieabsorption

Werkstoffwissenschaften, Theoretische Physik, Strukturforschung, Mikrostrukturanalytik, first-principles Berechnung, dünne Schichten, Grenzflächenreaktion

Prof. D. Rafaja, Institut für Werkstoffwissenschaft, Prof. Dr. J. Kortus, Institut für Theoretische Physik, Freiberg

B2

Charakterisierung und mikrostrukturell basierte Beschreibung des dehnraten- und temperaturabhängigen Fließverhaltens

Werkstofftechnik, Werkstoffwissenschaften, dehnratenabhängiges mechanisches Werkstoffverhalten, analytische und metallphysikalische Modellierung

Prof. Dr.-Ing. L. Krüger, Institut für Werkstofftechnik,
Prof. Dr.-Ing. U. Martin, Institut für Werkstoffwissenschaft, Freiberg

B3

Zyklisches Verformungs- und Ermüdungsverhalten

Werkstofftechnik, Ermüdung, Lebensdauerberechnung

Prof. Dr.-Ing. H. Biermann, Institut für Werkstofftechnik, Freiberg

B4

Verformungs- und Ermüdungsverhalten bei mehrachsiger Beanspruchung

Werkstofftechnik, Ermüdung, Lebensdauerberechnung

Prof. Dr.-Ing. H. Biermann,
Institut für Werkstofftechnik,  Prof. Dr.-Ing. P. Hübner, Fachbereich Maschinenbau / Feinwerktechnik, Freiberg

B5

2D und 3D in situ-Charakterisierung von Verformung und Schädigung

Werkstofftechnik, Werkstoffcharakterisierung, Verformungsverhalten, Schädigung

Prof. Dr.-Ing. H. Biermann, Institut für Werkstofftechnik,
Prof. C.G. Aneziris, Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik, Freiberg

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Projektbereich C: Modellierung

Teil- projekt

Titel

Fachgebiet und
Arbeitsrichtung

Leiter/in
Institut, Ort

C1

Strömungs- und Erstarrungssimulation zur Metallinfiltration poröser Keramikmatrizen

Strömungsmechanik

Prof. R. Schwarze, Institut für Mechanik und Fluiddynamik, Freiberg

C2

Thermodynamische Modellierung von ZrO2-MgO-Werkstoffen und Stahl-ZrO2-Grenzflächen

Werkstoffwissenschaft, Thermodynamik von Werkstoffen, Konstitution

Prof. Dr. H. J. Seifert, Institut für Werkstoffwissenschaft, Freiberg

C3

Thermodynamisch-mechanische Modellierung des TRIP-Effekts in austenitischem Stahlguss

Metallurgie, Thermodynamik, TRIP-Effekt

Dr. A. Weiß, Prof. Dr. P. Scheller, Institut für Eisen- und Stahltechnologie, Freiberg

C4

Geometrische Beschreibung, mechanische Modellierung und Optimierung der Mesostrukturen von Keramik-TRIP-Stahl-Verbundwerkstoffen

Kontinuumsmechanik, Materialtheorie, Schädigungsmechanik, Finite Elemente Methode, Homogenisierung, statistische Geometrie, Bildverarbeitung

Dr.-Ing. U. Mühlich, Prof. M. Kuna, Institut für Mechanik und Fluiddynamik, Freiberg

C5

Werkstoffmechanische Modellierung des Verformungs- und Versagensverhaltens von partikelverstärkten Verbundwerkstoffen aus ZrO2 und TRIP-Stahl

Kontinuumsmechanik, Materialtheorie, Schädigungsmechanik, Bruchmechanik, Finite Elemente Methode

Prof. M. Kuna, Dr.-Ing. U. Mühlich, Institut für Mechanik und Fluiddynamik, Freiberg

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Übergreifende Teilprojekte

Teil- projekt

Titel

Fachgebiet und
Arbeitsrichtung

Leiter/in
Institut, Ort

MGK

Integriertes Graduiertenkolleg


Prof. Dr.-Ing. H. Biermann, Institut für Werkstofftechnik, Prof. R. Schwarze, Institut für Mechanik und Fluiddynamik, Freiberg

Ö

Öffentlichkeitsarbeit

Marketing

Dr. rer. pol. A. Geigenmüller, Professur für Marketing und Internationaler Handel, Freiberg

S

Service-Projekt

Werkstofftechnik

Prof. Dr.-Ing. L. Krüger,
Institut für Werkstofftechnik, Freiberg

Z

Zentrales Verwaltungsprojekt

 

Prof. Dr.-Ing. H. Biermann, Institut für Werkstofftechnik, Freiberg

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Forschungsteam

Teilprojektleiter

Teilprojektleiter/in

Institut, Ort

Teilprojekt

Aneziris, Prof. Dr.-Ing. habil. Christos G.

Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik

A1, A5, B5 II

Biermann, Prof. Dr.-Ing. habil. Horst

Institut für Werkstofftechnik

B3, B4, B5 I, MGK, Z

Brücker, Prof. Dr.-Ing. habil. Christoph

Institut für Mechanik und Fluiddynamik

C1

Chaves Salamanca, Dr. rer. nat. Humberto

Institut für Mechanik und Fluiddynamik

A3

Eigenfeld, Prof. Dr.-Ing. Klaus

Gießerei-Institut

A4

Fabrichnaya, Dr. Dr. rer. nat. Olga  

Institut für Werkstoffwissenschaft

C2

Geigenmüller, Prof. Dr. rer. pol. habil. Anja

Fachgebiet Marketing, TU Ilmenau

Ö

Guk, Dr.-Ing. Sergey

Institut für Metallformung

A6

Hübner, Prof. Dr. -Ing. Peter

Fakultät Maschinenbau/Feinwerk-technik, Fachgruppe Fertigungstechnik, Hochschule Mittweida

B4

Kawalla, Prof. Dr.-Ing. Rudolf

Institut für Metallformung

A6

Kortus, Prof. Dr. rer. nat. habil. Jens

Institut für Theoretische Physik

B1 ll

Krüger, Prof. Dr.-Ing. Lutz

Institut für Werkstofftechnik

B2 lI, S

Kuna, Prof. Dr. rer. nat. habil. Meinhard

Institut für Mechanik und Fluiddynamik

C4, C5

Martin, Prof. Dr.-Ing. habil. Ulrich

Institut für Werkstofftechnik

B2 l

Mühlich, Dr.-Ing. Uwe

Institut für Mechanik und Fluiddynamik

C4, C5

Rafaja, Prof. Dr. rer. nat. habil. David

Institut für Metallformung

B1 l

Scheller, Prof. Dr.-Ing. habil. Piotr Roman

Institut für Eisen- und Stahltechnologie

A2, A3

Schwarze, Prof. Dr.-Ing. habil. Rüdiger

Institut für Mechanik und Fluiddynamik

C1, MGK

Seifert, Prof. Dr. rer. nat. habil. Hans Jürgen

Institut für Werkstoffwissenschaft

C2

Weiß, Prof. Dr.-Ing. habil. Andreas

Institut für Eisen- und Stahltechnologie

A2, A3, C3

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Doktoranden

Doktorand/in

Institut, Ort

Teilprojekt

Ackermann, Dipl.-Ing. Stephanie

Institut für Werkstofftechnik

B4

Borisova, Dipl.-Ing. Daria

Institut für Werkstoffwissenschaft

B1 l

Decker, Dipl.-Ing. Sabine

Institut für Werkstoffwissenschaft

B2 l

Dubberstein, Dipl.-Ing. Tobias

Institut für Eisen- und Stahltechnologie

A3

Ehinger, Dipl.-Ing. David

Institut für Werkstoffwissenschaft

B2 ll

Glage, Dipl.-Ing. Alexander     

Institut für Werkstofftechnik

B3

Hasterok, Dipl.-Ing. Manuel

Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik

A1

Hötzel, Dipl.-Ing. Michael

Institut für Eisen- und Stahltechnologie

A3

Jahn, Dipl.-Ing. Andreas

Institut für Eisen- und Stahltechnologie

A2

Klostermann, Dipl.-Ing. Jens

Institut für Mechanik und Fluiddynamik

C1

Kovalev, Dipl.-Ing. Alexander

Institut für Eisen- und Stahltechnologie

C3

Kutzner, Dipl.-Nat. Jürgen

Institut für Theoretische Physik

B1 ll

Liebscher, Dipl.-Mathematiker André

Institut für Mechanik und Fluiddynamik

C4

Martin, Dipl.-Ing. Stefan

Institut für Werkstoffwissenschaft

B2 II

Mehlhorn, Dipl.-Ing. Lars

Institut für Mechanik und Fluiddynamik

C4

Nagel, Dipl.-Ing. Kai

Institut für Werkstoffwissenschaft

B4

Poklad, Dipl.-Ing. Anna

Institut für Werkstoffwissenschaft

B1 l

Prüger, Dipl.-Ing. Stefan

Institut für Mechanik und Fluiddynamik

C5

Rathmann, Dipl.-Kffr. Peggy

Marketing und internationaler Handel

Ö

Segel, Dipl.-Ing. Christian

Institut für Werkstofftechnik

B5 l

Sieber, Dipl.-Math. oec. Tilo

Institut für Mechanik und Fluiddynamik

C4

Weider, Dipl.-Ing. Marco

Gießerei-Institut

A4

Weigelt, Dipl.-Ing. Christian

Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik

A5

Wendler, Dipl.-Ing. Marco

Institut für Eisen- und Stahltechnologie

A2

Wenzel, Dipl.-Ing. Claudia

Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik

A1

Wolf, Dipl.-Wi.-Ing. Steffen

Institut für Werkstofftechnik

B2 l

Yanina, Dipl.-Ing. Anna

Institut für Metallformung

A6

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Wissenschaftliche Mitarbeiter

Wissenschaftliche/r Mitarbeiter/in

Institut, Ort

Teilprojekt

Henkel, Dr.-Ing. Sebastian

Institut für Werkstofftechnik

B4

Ritschel, Dipl.-Kffr. Eldrid

Marketing und internationaler Handel

Ö

Roth, Dipl.-Ing. Stephan

Institut für Mechanik und Fluiddynamik

C4

Wissenschaftler

Wissenschaftler/in

Institut, Ort

Teilprojekt

Berek, Dr. Harry

Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik

B5 ll

Franke, Dr. rer. nat. Peter

Institut für Werkstoffwissenschaft

C3

Michel, Dr.-Ing. Peter

Institut für Werkstofftechnik

MGK, Z2

Mola, Ph. D. Javad

Institut für Eisen- und Stahltechnologie

A2, C3

Schärfl, Dr.-Ing. Wolfgang

Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik

A1

Schmidt, Dr.-Ing. Gert

Institut für Keramik, Glas- und Baustofftechnik

B5 ll

Simek, Dr. Daniel

Institut für Werkstoffwissenschaft

B1

Weidner, Dr.-Ing. Anja

Institut für Werkstofftechnik

B5 I

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Technische Mitarbeiter

Technische/r Mitarbeiter/in

Institut, Ort

Teilprojekt

Bajorat, Steffen

Institut für Eisen- und Stahltechnologie

A3

Beier, Dipl. Betriebswirtin Antje

Institut für Werkstofftechnik

Z2

Büttner, Marcus

SFB

Z1

Frei, Dipl.-Ing. (FH) Stefan

Institut für Werkstofftechnik

Z1

Heinzig, Hendrik

Gießerei-Institut

A4

Kästner, Petra

Institut für Mechanik und Fluiddynamik

C1

Kunze, Dipl.-Kffr. Ines

SFB

Z2

Müller, Dipl.-Ing. Angelika

Institut für Werkstoffwissenschaft

Z1

Schade, Dipl.-Ing. Gerd

Institut für Werkstofftechnik

Z1

Schubert, Grit

Institut für Eisen- und Stahltechnologie

A2

Simon, David

Gießerei-Institut

A4

Tarapatzki, Gerd

Institut für Metallformung

A6

Tothfalussy, Erwin

Institut für Metallformung

A6

Zuber, Dipl.-Ing.(FH) Karin

Institut für Werkstofftechnik

Z1