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In der ersten Projektphase wurden nichtrostende St?hle mit bis zu 6 Gew.-% Aluminium in additiv gefertigten und konventionell gegossenen Zust?nden untersucht. Eine der im ersten Projektzeitraum betrachteten Legierungen mit circa 4,5 Gew.-% Al wies eine Duplex-Matrix-Mikrostruktur aus Austenit und B2-verst?rktem Ferrit auf. Aufgrund ihrer geringen Dichte und der hervorragenden Kombination aus Festigkeit und Duktilit?t wird diese Legierung als zentrale Legierung in der zweiten Projektphase betrachtet.

Um die positiven Effekte der Stickstoffzugabe zu nichtrostenden St?hlen im Hinblick auf die Korrosionsbest?ndigkeit, die Mischkristallverfestigung und die gezielte Erh?hung des Austenitanteils als schadenstolerante Phase zu nutzen, zielt die zweite Projektperiode darauf ab, die M?glichkeiten der N-Zugabe f¨¹r die zu untersuchende Legierung zu bewerten. Stickstoff kann zus?tzlich die Verschlei?festigkeit erh?hen, indem er Nitride, insbesondere AlN, bildet. Die N-Zugabe erfolgt sowohl im festen als auch im fl¨¹ssigen Zustand in verschiedenen Abschnitten der Prozesskette der additiven Fertigung. Das In-situ-Nitrieren im fl¨¹ssigen Zustand umfasst das Einbringen von N in den Ausgangsgusszustand durch Erh?hen des Stickstoffpartialdrucks w?hrend des Schmelzens, das Nitrieren der Schmelze w?hrend der Gasverd¨¹sung und das Nitrieren im Schmelzpool bei der laserbasierten additiven Fertigung im Pulverbett (PBF-LB/M).

Untersuchungen in pr?zise kontrollierten Gasumgebungen erm?glichen es, Chancen, Herausforderungen und Einschr?nkungen der In-situ-Nitrierung von Al-legierten nichtrostenden St?hlen zu bewerten und gleichzeitig die Vorteile der etablierten Prozessrouten der additiven Fertigung zu nutzen. Das Nitrieren im festen Zustand wird zum direkten Vergleich durch Hochtemperatur-L?sungsnitrieren (HTSN) durchgef¨¹hrt, um von einer beschleunigten Diffusion zu profitieren und gleichzeitig die Bildung sch?dlicher Phasen zu unterdr¨¹cken, die andernfalls eine anschlie?ende L?sungsgl¨¹hbehandlung erfordern w¨¹rden.

Ein Vergleich des HTSN-Verhaltens f¨¹r Materialien im konventionellen Gusszustand und im PBF-LB/M Zustand erm?glicht die Kl?rung der Auswirkungen mikrostruktureller Defekte, die f¨¹r PBF-LB/M charakteristisch sind, auf die Oberfl?chennitrierungsreaktion der Legierung. Dar¨¹ber hinaus wird der Gradient der N-Konzentration und der Mikrostruktur in der N?he der HTSN-Oberfl?che einen direkten Vergleich mit der Mikrostruktur von im fl¨¹ssigen Zustand nitrierten Zust?nden erm?glichen. Es wird erwartet, dass das Vorkommen von AlN in nitrierten Legierungen, insbesondere in der Randzone der im festen Zustand nitrierten Proben, die Verschlei?festigkeit erh?ht. Dementsprechend umfasst das Arbeitsprogramm tribologische Untersuchungen zur Beurteilung der Verschlei?festigkeit. Die Korrosionsbest?ndigkeit, als eine weitere wichtige anwendungsbezogene Anforderung an nichtrostende St?hle, wird ebenfalls durch klassische Korrosionsversuche und kombinierte Methoden untersucht.