Modellierung der Gefügeänderung bei der thermomechanischen Behandlung der alpha-beta Titanlegierungen Ti-6Al-4V und deren Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften / TAKE OFF

01.04.2008 - 31.12.2011
Forschungsförderungsprojekt
Ziel dieses Projektes ist es daher die Gefügeänderungen von zwei Ti-6Al-4V beim Aufheizen, Schmieden und Wärmebehandeln durch geeignete Modelle so zu beschreiben, dass eine Vorhersage der Mikrostruktur im fertigen Bauteil mittels Finite Elemente Simulation möglich wird. Damit können einerseits direkte Rückschlüsse auf mechanische Kenngrößen wie Zugfestigkeiten getroffen werden und andererseits Eingabeparameter für eine weiterführende Lebensdauersimulation geliefert werden. Thermische Prozesse wie das Aufheizen des Vormaterials, das Rückwärmen nach Schmiedeprozessen und insbesondere unterschiedliche Wärmebehandlungen wie auch der Verformungsprozess selbst werden im kleinen Maßstab mit den entsprechenden Variationsparametern Zeit, Temperatur, Umformrate und Umformgrad realitätsnah durchgeführt. In weiterer Folge werden die Veränderung der Mikrostruktur im Verlauf der Prozesse durch eine quantitative Analyse von licht- und elektronenmikroskopischen Gefügebildern ermittelt. Die daraus erstellbare Gefügeparametermatrix soll durch geeignete Modellansätze mit den Prozessparametern in Verbindung gebracht werden. Die so entstandenen mathematischen Gleichungen können in Finite Elemente Programme eingebaut werden und ermöglichen damit eine Simulation der Mikrostruktur in Abhängigkeit vom thermomechanischen Prozess. Um die Einsetzbarkeit der Modelle im industriellen Maßstab zu überprüfen werden einigen Realbauteilen auch spezielle Versuchsteile mit breiter Parametervariation gefertigt und der dafür jeweils notwendige thermomechanische Prozess simuliert werden. Eine Auswertung der Bauteilmikrostruktur sowie Ergebnisse aus der mechanischen Erprobung sollen dann den notwendigen Verifikationsnachweis liefern.

Personen

Projektleiter_in

Projektmitarbeiter_innen

Institut

Auftrag/Kooperation

  • Böhler Schmiedetechnik GmbH & CO KG

Förderungsmittel

  • Österreichische Forschungsförderungsgesellschaft mbH (FFG)

Forschungsschwerpunkte

  • Computational Science and Engineering
  • Materials and Matter

Schlagwörter

DeutschEnglisch
TitanlegierungTitanium alloy
Finite Elemente Modellefinite element models
GefügecharakterisierungMicrostructure characterisation
Warmumformunghot-forming
WärmebehandlungenHeat treatments

Externe Partner_innen

  • Böhler Schmiedetechnik GmbH
  • Montanuniversität Leoben - CDL for Materials Modelling and Simulation