NADEA - Hochentropische nano-duplex Werkstoffe für die additive Fertigung

Das Vorhaben NADEA zielt auf die Entwicklung eines neuen, nanoskalierten Duplex-Werkstoffs aus einer Kobaltfreien hochentropischen Legierung AlCrFe2Ni2 mit weiteren gezielten Legierungszugaben von Molybdän und Stickstoff. Legierungen dieser Zusammensetzung bieten eine einzigartige Phasenumwandlung: Bei der Abkühlung des primär erstarrten Mischkristalls bildet sich durch spinodale Entmischung ein Duplex-Gefüge, das aus zwei kubisch raumzentrierten Phasen (krz) und einer kubisch flächenzentrierten (kfz) Phase besteht. Anders als herkömmliche Duplex-Gefüge ist dieses Gefüge spinodalen Ursprungs ultrafein, bzw. nanoskalig aufgebaut und eröffnet ganz neue Möglichkeiten des Werkstoffdesigns. Labortests zeigen, dass der Werkstoff gießtechnisch hergestellt werden kann, allerdings ist die Korngröße des primär erstarrten Mischkristalls in Gussproben groß und mindert die Zähigkeit. Durch additive Fertigungsverfahren (AM) lässt sich die Korngröße gezielt reduzieren, ohne auf Kornfeinungsmittel zurückgreifen zu müssen. Damit kann das Potential des Werkstoffs bestmöglich genutzt und eine optimale Balance der Zähigkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit erreicht werden. Die Werkstoff-und Prozessentwicklung zielt auf die Herstellung von Kreiselpumpenlaufrädern in geschlossener Ausführung, die für den Transport von Flüssigkeiten verwendet werden, z.B. beim Pumpen von Wasser, Abwasser, Erdöl und Petrochemikalien. Breite Anwendungsfelder finden sich auch in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie sowie in der Biotech- und pharmazeutischen Industrie. Eine Vielzahl der Pumpenlaufräder wird heute aus Duplex- oder Super-Duplex-Stählen gegossen. Die hier vorgeschlagenen nanoskaligen Duplex-Legierungen versprechen eine deutliche Erhöhung der Festigkeit und sollen eine vergleichbar gute Korrosionsbeständigkeit und Zähigkeit erreichen. (detaillierte Erläuterung s. Teilvorhabensbeschreibung)