Entwicklung von dichtereduzierten Feinblechstählen für Automobilanwendungen

In der vorliegenden Dissertation wurden signifikant dichtereduzierte Stähle für den Automobilbau entwickelt. Dazu wurden geeignete Auswahlkriterien erarbeitet, verschiedene Literatur ausgewertet und dichtereduzierte Laborwerkstoffe erzeugt und getestet. Für die Konzipierung diese Laborwerkstoffe wurden attraktive Legierungssysteme wurden identifiziert und mit Arbeitshypothesen zu vier Werkstoffkonzepten kombiniert. Zur Überprüfung der Arbeitshypothesen wurden pro Konzept vier bis sechs aluminiumhaltige Ideen für Werkstoffe entwickelt. Insgesamt 18 Laborwerkstoffe wurden erzeugt und zu Kaltband prozessiert. Die mechanischen und physikalischen Eigenschaften wurden charakterisiert und die Arbeitshypothesen entsprechend bestätigt bzw. weiterentwickelt.
Die Ergebnisse zeigen, dass sich Kohlenstoffzugaben zu binären dichtereduzierten Stählen grundsätzlich negativ auf die mechanischen Eigenschaften auswirken. Zulegieren von Nickel dagegen führt zu festigkeitssteigernden intermetallischen NiAl-Ausscheidungen. Durch Zugabe von ca. 0,1 Gew.-% Cer-Mischmetall wiederum kann der maximale, kaltwalzbare Aluminiumgehalt auf jenseits 10 Gew.% angehoben werden; dadurch ergibt sich eine Dichtereduktion von über 13 % gegenüber konventionellen Stählen.
Neben der Reduktion des spezifischen Gewichts weist das Werkstoffkonzept Fe-Al-Ce vergleichbare Festigkeiten und Umformbarkeiten wie der Dualphasenstahl DP600 auf. Auch die Verarbeitungs- und Anwendungseigenschaften entsprechen weitgehend denen von derzeit im Automobilbau eingesetzten Stählen. Darüber hinaus zeigen die Fe-Al-Ce-Stähle eine verbesserte Tiefziehbarkeit. Berechnungen zeigen, dass die Anwendung des Werkstoffs Fe10Al-0,1(Ce+La) im Karosseriebau bedeutende Einsparpotenziale bezüglich Kraftstoffverbrauch und CO2-Ausstoß ermöglicht.