Schwingfestigkeit

Leitung:

Dr.-Ing. Stefan Guth

Wissenschaftliche Mitarbeiter

M.Eng. Jan Lars Riedel (zusammen mit Physikalische Metallkunde)
M.Sc. Elias Gall

Kernkompetenz

In der Abteilung Schwingfestigkeit wird das Verhalten von Werkstoffen unter zyklischer Beanspruchung untersucht. Hierzu werden Werkstoffproben oder Bauteile in Ermüdungsversuchen unter Zug-Druck-, Wechselbiege-, Wechseltorsions- sowie überlagerter Belastung geprüft und anschließend analysiert. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf metallischen und intermetallischen Werkstoffen für den Einsatz bei hohen Temperaturen. Deren Betriebsverhalten wird beispielsweise mittels thermisch-mechanischen Ermüdungsversuchen untersucht. Hierbei ändern sich sowohl die mechanische Last als auch die Temperatur zyklisch, womit die Beanspruchung in heißgehenden Bauteilen wie z. B. Turbinenschaufeln abgebildet werden soll. Je nach Belastungsbedingungen erreichen die geprüften Werkstoffproben Lebensdauern von wenigen hundert bis hin zu ca. 10⁹ Zyklen. Unser Ziel ist es, die grundlegenden Verformungs- und Schädigungsmechanismen, die unter der jeweiligen zyklischen Beanspruchung ablaufen, besser zu verstehen. Darauf aufbauend sollen einerseits Modelle für die Lebensdauervorhersage entwickelt und andererseits die Werkstoffe und Bauteile für die entsprechende Belastung optimiert werden. Des Weiteren werden Schadensfälle infolge von Ermüdungsversagen aus der technischen Praxis analysiert und bewertet.

Einige Beispiele zu Arbeiten aus der Abteilung Schwingfestigkeit:

• Thermisch-mechanische Behandlung hochfester Stähle im Temperaturbereich der dynamischen Reckalterung, um die Lebensdauer im „very high cycle“-Bereich zu erhöhen (N_B ≈ 10⁹)
• Experimentelle Analyse zum Einfluss verschiedener Oberflächenschutzschichten auf das Ermüdungsverhalten von TiAl-Legierungen bei hohen Temperaturen
• Thermisch-mechanisches Ermüdungsverhalten von Al- und Ni-Basislegierungen
• Entwicklung von Methoden zur Ermittlung der spröd-duktil Übergangstemperatur von intermetallischen Legierungen
• Vergleich des Ermüdungsverhaltens von additiv und konventionell gefertigten Proben