Precipitation Evolution of a Laser Powder Bed Fused FeCoMo Alloy with Atom Probe Tomography

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Autoren

Abstract

W�hrend der Fertigung einer FeCoMo Legierung mit dem Laser Pulverbett Verfahren (engl. Laser Powder Bed Fusion, LPBF) bilden sich Risse im Material. Als m�gliche Rissursachen wurden grobe K�rner aufgrund epitaktischen Wachstums, die spr�de Fe-Co Ordnungsphase, in-situ Ausscheidung der Festigkeitssteigernden ?-Phase und/oder Verspr�dung durch Si-Oxide identifiziert. In dieser Arbeit wurde die Nanostruktur der LPBF gefertigten FeCoMo Legierung mit 3D Atomsondentomographie (engl. Atom Probe Tomography, APT) untersucht. Zwei as-built Zust�nde wurden betrachtet: Einer, bei dem das Pulver auf einer ungeheizten Plattform additiv gefertigt wurde und einer, bei dem eine Plattformheizung von 500 �C verwendet wurde. Mo und Verunreinigungselemente segregierten in interdendritischen Bereichen w�hrend der Erstarrung im LPBF Verfahren und bildeten Mo-reiche kettenf�rmige Strukturen in der APT R�ckkonstruktion. Diese Strukturen wurden auch mit dem Rasterelektronenmikroskop (REM) beobachtet, konnten jedoch wegen seiner bedingten r�umlichen Aufl�sung nicht charakterisiert werden. Die Mo-Segregationen wurden w�hrend der intrinsischen W�rmebehandlung (engl. Intrinsic Heat Treatment, IHT) im LPBF Verfahren aufgel�st. Das Ausscheidungsverhalten wahrend dem LPBF-Prozess wurde fur beide Zust�nde untersucht. Ohne Plattformheizung bildeten sich keine Ausscheidungen in der Probe, jedoch wurden Anfangsstadien der spinodalen Entmischung beobachtet. Es ist bekannt, dass spinodale Entmischung das erste Stadium der Ausscheidungsbildung in der untersuchten FeCoMo Legierung ist. Wenn jedoch die Plattform w�hrend des Prozesses beheizt wurde, waren unterschiedliche Stadien der Ausscheidungsbildung im as-built Zustand vorhanden, von spinodaler Entmischung bis zu fr�hen Stadien des Partikelwachstums. Folglich nahm die H�rte der as-built Proben mit zunehmendem Abstand von der letzten Lage zu. Das Vorhandensein von Ausscheidungen und deren Vorstufen stimmt mit Ergebnissen der dynamischen Differenzkalorimetrie (engl. Dierential Scanning Calorimetry DSC) �berein. Dilatometermessungen zeigten, dass es zu keiner Ausscheidungsbildung in der Austenitphase kommt. Daraus wurde geschlossen, dass die Mikrostruktur w�hrend des LPBF-Prozesses (zumindest teilweise) martensitisch war. Um die Erw�rmung der Spitze w�hrend der Laser-Messung zu ber�cksichtigen und die wahre Geometrie der Ausscheidungen realit�tsnahe darzustellen, wurde kf in der APT R�ckkonstruktion angepasst. Der angepasste Wert f�r kf wurde aus einer R�ckkonstruktion basierend auf dem Spitzenprofil in einem REM Bild abgeleitet. Da sich ohne Plattformheizung keine Ausscheidungen w�hrend dem LPBF-Prozess bildeten und die Probe im as-built Zustand trotzdem Risse aufwies, ist die ?-Phasenbildung nicht der Hauptgrund f�r die Rissbildung der FeCoMo Legierung w�hrend LPBF. Mit dem REM wurden homogen in der Matrix verteilte Si-Oxide beobachtet. Mit APT wurden auch nm-gro�e Si-Oxide gefunden. Nachdem kf angepasst wurde, wiesen diese Oxide eine kugelige Form auf. Diese Si-Oxide k�nnten auch eine Rissursache sein.

Details

Titel in ÜbersetzungAusscheidungsverhalten einer mit dem Laser-Pulverbettverfahren hergestellten FeCoMo Legierung mit Atomsondentomographie
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung22 Okt. 2021
StatusVeröffentlicht - 2021