HyFerrA: Wasserstoffaufnahme in Stählen mit F/A-Grenzflächen

Multiphasenstähle werden als wesentliches Material für eine moderne industrialisierte Wirtschaft betrachtet,in dererneuerbareEnergiequellenmit reduzierten oder gänzlichohne Treibhausgasemissionen eine große Rolle spielen. Große Hoffnungen werden in Wasserstoff (H) als nachhaltigen Energieträger für eine umweltfreundliche Stromversorgung gesetzt, welche im Einklang mit dem Europäischen Green Deal und den Nachhaltigen Entwicklungszielen der Vereinten Nationen stehen. Die Anwendung von hochfesten Stählen zur sicheren Erzeugung, Transport und Lagerung von H birgt hohe Risiken im Zusammenhang mit einem der Hauptprobleme der Materialinteraktion mit H, das als Wasserstoffversprödung (HE) bekannt ist. Die hochfesten Multiphasenstähle mit Martensit- und Austenitphasen weisen eine höhere Beständigkeit gegenüber der HE auf als herkömmliche martensitische Stähle, obwohl sie ebenfalls unter der HE leiden. Die hohe Löslichkeit von H im plastischen Austenit und seine Umwandlung in die sehr anfällige, hochfeste Martensitphase machen die Untersuchung dieses Phänomens zu einer besonders komplexen und ressourcenintensiven Aufgabe. Während dieser Phasenumwandlung sind H und andere Legierungselementeungleichmäßigin der Mikrostruktur verteilt, insbesondereander Phasengrenzfläche. Es gibt experimentelle Hinweise darauf, dass solche Grenzflächen eine entscheidende Rolle bei der HE spielen und die wahrscheinlichsten Orte für Rissinitiierung und - wachstum darstellen. Eine unserer jüngsten Untersuchungen hat ein sehr ungewöhnliches Verhalten aufgedeckt, bei dem ein Multiphasenstahl eine bemerkenswerte H-Aufnahme zeigte, als er einem hohen Grad an mechanischer Vorverformung während kontinuierlicher elektrochemischer Beladung mit H ausgesetzt war. Dieser Effekt trat nur auf, wenn das Material während der in-situ-Wasserstoffbeladung verformt wurde, und er war abwesend, wenn die Wasserstoffbeladung ohne mechanische Belastung erfolgte. Dieses Materialverhalten könnte direkt mit der Anwesenheit von Restaustenitund seinen Grenzflächeneigenschaften mit der Legierungsmatrix zusammenhängen, was Gegenstand der aktuellen Forschungsarbeit sein wird. Das Ziel dieses Projekts ist es, die Rolle der mechanischen Belastung und der Wasserstoffbeladung für die anomale Diffusion und Aufnahme von H in Multiphasenstählen mit Austenit unter kontinuierlichen Wasserstoffbeladung zu bestimmen. Die erfolgreiche Umsetzung des Projekts wird ein grundlegendes Verständnis der fundamentalen Mechanismen hinter der beobachteten anomalen Wasserstoffaufnahme durch den Austenit unter mechanischer Belastung während der in-situ-Wasserstoffbeladung liefern. Die im Rahmen des Projekts gewonnenen Erkenntnisse sollen zur zukünftigen Gestaltung experimenteller und rechnergestützter Setups für die Untersuchung der Wasserstoffversprödung in Stählen mit Restaustenitund zuranwendungsspezifischen Gestaltungneuer wasserstoffresistenter Multiphasenstähle für die Speicherung und den Transport von H beitragen.