2020-05-01  –  2023-10-31

407.737,00 EUR

Technische Universität Clausthal - Fakultät für Natur- und Materialwissenschaften - Institut für Metallurgie - Abt. Gießereitechnik, Clausthal-Zellerfeld, Niedersachsen

03EE2019B

Windenergieanlagenentwicklung, F&E [EB1210]

01210825/1  –  DeGra - Beurteilung des Einflusses von degeneriertem Graphit auf das zyklische Werkstoffverhalten von Gusseisen mit Kugelgraphit für dickwandige Komponenten

Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK.IIB5)

Forschungszentrum Jülich GmbH (PT-J.ESE2)

Energie

Das Teilvorhaben hat die Erforschung vom Ideal abweichender, degenerierter Graphitformen in Gusseisen, insbesondere von Chunky- und interzellulärem Lamellengraphit als Ziel. Dazu werden ferritische Gusseisen, die mit den degenerationsfördernden Elementen Cer oder Antimon gezielt verunreinigt wurden, in Probenkörpern mit sehr langer Erstarrungszeit vergossen. Insbesondere werden auch zwei innovative, mit Silizium mischkristallverfestigte Gusseisen untersucht, deren Einsatz durch die Neigung zur Bildung degenerierten Graphits eingeschränkt ist. Erstarrungszeit, Störelement- und Siliziumgehalt beeinflussen die Bildung des Graphits; die bislang nicht erfolgte Quantifizierung des Zusammenspiels dieser Faktoren stellt eines der Projektziele dar. Somit wäre für ein gegebenes Bauteil bei Kenntnis der Abkühlbedingungen und gemessener Schmelzezusammensetzung die lokalisierte Vorhersage der entstehenden Graphitformen möglich. Aufbauend auf der dadurch möglichen, gezielten Erzeugbarkeit der Graphitdegenerationen soll die Verhinderung ihrer Bildung durch ein metallurgisches Verfahren entwickelt werden. Dazu werden Cer und Antimon, die durch Reaktion miteinander den Einfluss auf den Graphit gegenseitig verhindern, in verschiedenen Verhältnissen den untersuchten Gusseisen zugefügt. Die Quantifizierung von Art und Ausmaß der abweichenden Graphitformen an Positionen unterschiedlicher Abkühlungszeit erlaubt die Modellierung des Zusammenspiels der beiden Elemente. Im Umkehrschluss lässt sich aufbauend auf dem vorigen Modell in einem Produktionsprozess für jeden Abguss die Notwendigkeit und der Umfang metallurgischer Maßnahmen ermitteln. In Kooperation mit Partnern des Projekts ist eine Validierung der Werkstoffmodelle an gegenwärtig produzierten Gussteilen vorgesehen. Im Gesamtergebnis liefert das Projekt Erkenntnisse zur Bildung des Graphits, erlaubt Gießereien auf Produktionsunregelmäßigkeiten zu reagieren und erweitert den Anwendungsbereich mischkristallverfestiger Gusseisen.