Alternative Hartmetalle: Gefüge und Eigenschaften

Hartmetalle sind wahrscheinlich die wichtigsten Werkstoffe für die Werkzeugindustrie. Dies sind Verbundwerkstoffe, die die Härte einer Hartphase (in der Regel Karbid oder Karbonitrid) mit der Duktilität eines metallischen Binders kombinieren. Unter den Hartmetallen wird die Kombination WC-Co bei weitem am häufigsten verwendet. Die Position von Kobalt als kritischer Rohstoff und die zunehmend restriktiven Gesundheits- und Sicherheitsvorschriften stellen jedoch die Herausforderung dar, neue Werkstoffalternativen zu finden. Dieses Projekt stellt sich dieser Herausforderung, indem es eine ganzheitliche Bewertung neuartiger Hartmetalle vorschlägt, die verschiedene Kombinationen von Hartphasen/Metallbindern aufweisen. Das Projekt basiert auf der Hypothese, dass die Haupteigenschaften des Endmaterials durch die richtige "Abstimmung" der Chemie der Binderphase manipuliert werden können. Modellierungswerkzeuge werden eingesetzt, um die Erforschung neuartiger Zusammensetzungen zu beschleunigen, und ihre Kombination mit experimentellen Daten wird ein grundlegendes Verständnis dafür liefern, wie die chemische Zusammensetzung des metallischen Binders das Verhalten der Hartphase und die Eigenschaften des Verbundwerkstoffs beeinflussen kann. Insbesondere das Wachstum der Hartphasenpartikel während der Herstellung ist sehr wichtig, da einige dieser Werkstoffe industriell mit Mikrostrukturen im Nanobereich hergestellt werden müssen. Das Projekt umfasst die Entwicklung neuartiger metallischer Binder mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften, die Verwendung alternativer Hartphasen und die Analyse des Kornwachstums verschiedener Hartphasen in Abhängigkeit von der Binderchemie. Die angewandte Entwurfsmethodik wird es uns ermöglichen, die experimentellen Daten in Softwaretools zu erfassen, die in Zukunft die Vorhersage von Zusammenhängen zwischen chemischer Zusammensetzung, Herstellungswegen, Mikrostrukturen und Eigenschaften und damit die Nutzung schnellerer und nachhaltigerer Entwicklungszyklen erleichtern werden. Es wird eine fruchtbare Zusammenarbeit zwischen Modellierungs- und experimentellen Forschungsgruppen aufgebaut, die Fachwissen über Produktion, fortgeschrittene Mikrostrukturanalyse, mechanische Charakterisierung und physikalische Modellierung abdecken. Gemeinsam werden wir den Bereich der alternativen Hartmetalle erforschen, ausgehend von einem grundlegenden Verständnis und endend mit der Entwicklung von Werkzeugen, um die Zusammensetzung neuartiger Werkstoffe so "maßzuschneidern", dass sie die erforderlichen Eigenschaften für bestimmte Anwendungen aufweisen.