Technologien für gradierte ultrafeinkörnige Werkstoffe

Eine Möglichkeit die Anwendbarkeit von Leichtbauwerkstoffen zu erweitern besteht in der Entwicklung von umformenden Verfahren zur Werkstoffmodifikation, um verbesserte oder zugeschnittene Materialeigenschaften zu erhalten. Ein Ansatz hierzu stellen Verfahren der gradiert hochgradig plastischen Umformung dar. Hierbei werden Bauteile erzeugt, deren Mikrostruktur so modifiziert ist, dass eine Verteilung bzw. ein Gradient der Mikrostruktur mit Korngrößen von normal- bis ultrafeinkörnig generiert wird. Hierdurch wird ein Gradient der Eigenschaften eingebracht, was eine beanspruchungsgerechte Eigenschaftsanpassung ermöglicht. So könnten beispielsweise Schrauben aus festerem Aluminium in Bereichen angewandt werden, die bisher Stahl vorbehalten waren. Im Folgenden wird das Verfahren Gradierungspressen vorgestellt, dass durch eine hochgradig plastische Umformung mit ausgeprägtem Gradientencharakter charakterisiert ist und damit entsprechende Mikrostrukturgradienten in den Werkstoff einbringt. Es werden theoretische und experimentelle Ansätze präsentiert, die geeignet sind, die Mechanismen und Wechselwirkungen zwischen Werkzeuggeometrie, Prozessparametern und Mikrostruktur zu durchdringen. Abschließend wird ein Ausblick auf weitere Arbeiten und die Weiterführung hin zu praktischen Anwendungen aufgezeigt.