Mit der Anwendung der dichtebasierten Phasenfeldmodellierung zeigen wir eine Kopplung zwischen der Korngrenzenstruktur und der Zusammensetzungsentwicklung bei der Segregation von Mn an den Fe Korngrenzen.
Quelle: BAM
In den letzten Jahrzehnten gab es eine kontinuierliche Suche nach der Entwicklung neuer Materialien mit überlegener Haltbarkeit, Sicherheit, Effizienz und Leistung. Die 3rd Generation Advanced High Strength Steels (AHSS) sind ins Rampenlicht neuartiger Legierungen gerückt und erfüllt diese gesellschaftlichen und industriellen Anforderungen durch ihre einzigartige Mikrostruktur und hervorragende Leistung.
Auch wenn sich andere hochfeste Stähle wie Fe-Ni-Legierungen einen guten Namen gemacht haben, die sind aufgrund des Ni teuer. Daher kosteneffizienten Fe-Mn-Stählen, auch bekannt als Medium-Mn-Stähle sind in Fokus gekommen. Mit 3–10 wt.% Mn, diese legierungen haben als eine neue Generation von Stählen mit einer guten Kombination aus strukturellen und mechanischen Eigenschaften eine bedeutende Anerkennung erlangt. Ein Hauptengpass von Fe-Mn-Stählen besteht jedoch darin, dass diese Legierungen bei niedrigen Temperaturen extrem spröde werden, was die Leistungsfähigkeit dieser Stähle in kalten Umgebungen stark einschränkt.
Die Versprödung von Fe-Mn-Stählen wurde mit einer unregelmäßigen Mn-Seigerung in Korngrenzen in Verbindung gebracht, die kaum zu vermeiden ist. In unserer aktuellen Arbeit im Fachbereich 5.5 haben wir gezeigt, dass die Persistenz der Mn-Segregation in den Korngrenzen mit einer sogenannten „chemostrukturellen Kopplung“ zusammenhängt: Unter Verwendung fortschrittlicher dichtebasierter Phasenfeldmodellierung zeigen wir, dass die strukturelle atomistische Unordnung in den Korngrenzen kann die Wechselwirkung mit Mn-Atomen verstärken und somit eine plötzliche Mn-Seigerung auftreten. Interessanterweise fanden wir heraus, dass dieses Verhalten zentral von den magnetischen Eigenschaften von Mn angetrieben wird. Mit diesem Verständnis wird der Suche nach sicheren, günstigen Stählen ein neuer Blickwinkel hinzugefügt, bei dem Forscher die Struktur der Korngrenzen in Kombination mit der Legierungszusammensetzung berücksichtigen müssen, um die Versprödung in AHSS ––einem Chemo- strukturelles Mikrostrukturdesign!
Lesen Sie hier mehr über unsere Ergebnisse: Grain boundary structural variations amplify segregation transition and stabilize co-existing spinodal interfacial phases
Grain boundary structural variations amplify segregation transition and stabilize co-existing spinodal interfacial phases
Theophilus Wallis, Reza Darvishi Kamachali
publiziert in:
Acta Materialia, Band 242, Aufsatznummer 118446 (2022)1
BAM Abteilung Werkstofftechnik
BAM Fachbereich Materialmodellierung