Abstract No.:	7770
Scheduled at:	Thursday, September 14, 2023, Brüssel 11:00 AM Moderne Fügeverfahren - Rührreibschweißen
Title:	Charakterisierung WIG- und FSW-geschweißter Mischverbindungen aus neuartigen Multielement-Legierungen mit einem austenitischen Stahl
Authors:	Michael Rhode* / Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 9 - Komponentensicherheit, Deutschland Tim Richter / Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 9 - Komponentensicherheit,, Kjell Erxleben/ Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 9 - Komponentensicherheit,, Dirk Schröpfer/ Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM), Abteilung 9 - Komponentensicherheit,,
Abstract:	Multielement-Legierungen (MPEA - Multiple Principal Element Alloys, gemeinhin und partiell fälschlicherweise auch ausschließlich als Hochentropielegierungen bezeichnet) stellen eine neue Klasse von Werkstoffen dar, die aus mindestens drei Legierungselementen mit jeweils 5 bis 35 Atom-% bestehen. Somit unterscheidet sich diese Legierungskonzept fundamental von konventionellen Werkstoffen wie Stahl oder Nickellegierungen. Hierzu werden die Legierungselemente gezielt ausgewählt und die Mikrostrukturen ein- und zum Teil auch mehrphasig eingestellt. Das Ziel ist dabei, hochinnovative MPEA mit individuell einstellbaren Eigenschaften für die industrielle Anwendung zu identifizieren. Dabei werden insbesondere Zielkonflikte, wie bspw. der Trade-off zwischen Festigkeit und Duktilität bei konventionellen Stählen, überwunden. Insbesondere die hohe mechanische Festigkeit bei höchster Korrosionsbeständigkeit sind bei bestimmten Legierungssystemen von Interesse. In den letzten 20 Jahren lag der Fokus jedoch auf der reinen Materialsynthese. Mit der Zunahme verfügbarer Werkstoffquantitäten, stehen Verarbeitungsfragen, wie werkstoff- und beanspruchungsgerechte Füge- bzw. Schweißverfahren jetzt im Mittelpunkt. Der Schweißeignung von MPEA wurde bis Ende 2022 nur äußert wenig Aufmerksamkeit zuteil. Erfahrungen zu Mischverbindungen (sogenannte DMWs - Dissimilar Metal Welds) fehlen dabei vollständig, sind jedoch essenziell für die Anwendung dieser Werkstoffe in Verbindung mit konventionellen Werkstoffen. Die vorliegende Studie präsentiert erstmals im deutschen Sprachraum, die umfassenden experimentellen Ergebnisse zur Schweißeignung von MPEA-Mischverbindungen und der resultierenden Mikrostruktur. Dazu wurden zwei äquiatomare MPEAs CoCrFeMnNi (Hochentropie-) und CoCrNi (Mittelentropielegierung) mittels WIG- und Rührreibschweißen mit einem konventionellen, hochlegierten und austenitischen Cr-Ni-Stahl (1.4301) gefügt. Die erstmals untersuchten DMWs resultierten dabei in sehr interessanten Mikrostrukturen, mechanisch-technologische Eigenschaften wurden durch instrumentierte Zugversuche gewonnen, die gleichzeitig der Ermittlung der lokalen Verformung im Schweißnahtbereich dienten (durch Verwendung der berührungslosen DIC-Digital Image Correlation-Technik). Dabei zeigt sich für beide Schweißverfahren eine Erweichung in der WEZ der MPEAs sowie eine geringfügig verminderte Zugfestigkeit. Durch die Experimente konnte der prinzipielle Nachweis der Schweißeignung der MPEAs für DMWs mit konventionellen Werkstoffen erbracht werden, die auch eine dementsprechende mechanische Beanspruchbarkeit ermöglichen. Dies ermöglicht zielgerichtete weitere Betrachtungen dieser höchst innovativen Werkstoffe.

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