Nanoskalige Wechselwirkung von Mikrostruktur und tribologischer Schädigung in additiv hergestellten, hoch-stickstofflegierten Austeniten für die Medizintechnik
Hoch-stickstofflegierte austenitische Chrom-Mangan-Stähle (HNA, high nitrogen austenite) weisen aufgrund hoher Gehalte der Elemente Kohlenstoff (C) und Stickstoff (N) eine einzigartige Kombination höchster Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf. HNA können gänzlich Ni-frei hergestellt werden. Ni ist ein teures Element und birgt gesundheitliche Risiken, ist jedoch im Stand der Technik ein gebräuchliches Legierungselement in korrosionsbeständigen Austeniten. HNA bieten sich daher als Substitutionskandidat an, zukunftsweisend besonders in der Medizintechnik. Die Verarbeitung durch metallischen 3D-Druck mittels powder bed fusion – laser beam (PBF-LB) ermöglicht zudem einen ressourcenschonenden Einsatz von HNA im Leichtbau durch Ersatz des weniger festen Austenits 316L, sowie potentiell in Anwendungen der Wasserstoffwirtschaft. In diesem Vorhaben werden die komplexe Nano- und Mikrostrukturentstehung beim PBF-LB, sowie die Interkation zwischen Gefüge und tribologischem Verhalten anhand des HNA X40MnCrMoN21-18-2 untersucht. Die Gefügebildung wird vom Metallpulver, über den PBF-LB Prozess und einen thermischen Postprozess mikrostrukturell bis hinunter zur Atomebene nachvollzogen. Zudem wird der Einfluss der PBF-LB-Gefügestruktur auf die Schädigungsakkumulation unter Gleitverschleiß und Kavitation aufgeklärt. Daraus ergeben sich wichtige Erkenntnisse über Besonderheiten im Verhalten von HNA in additiv gefertigten Bauteilen.
Antragsteller*in
Prof. Dr. Jonathan Lentz, Ruhr-Universität Bochum, Institut für Werkstoffe
Prof. Dr. Stefanie Hanke, Universität Duisburg-Essen, Institut für Technologien der Metalle Werkstofftechnik
Förderlinie: Kooperation
Gesamtfördersumme: 95.750,00 €
Ansprechpartner
Prof. Dr. Jonathan Lentz
Ruhr-Universität Bochum
Institut für Werkstoffe
Universtätsstrasse 150
44801 Bochum
E-Mail: lentz@wtech.rub.de