Werkstofftechnologie

Wärmebehandlungsverfahren - Entwicklung und Optimierung

Für die meisten Anwendungen werden heute Materialien mit definierten Eigenschaften benötigt. Bei der Werkstoff-Auswahl spielen neben den physikalischen und chemischen Kennwerten auch die Kosten für Rohstoffe und Herstellung eine entscheidende Rolle. Die Fraunhofer-Projektgruppe IWKS entwickelt und optimiert Wärmebehandlungsverfahren um die Eigenschaften verschiedener Materialien zu verbessern und die Kosten für die Herstellung zu senken.

Zu unseren Tätigkeiten zählen Beispielsweise die Herstellung von Metallen und Keramiken durch pulvermettalurgische Prozesse wie dem Sintern. Die Eigenschaften solcher gesinterter Materialien lassen sich durch Prozessparameter wie Heizrate, Abkühlrate, Sintertemperatur, Atmosphäre und nachgeschaltete Glühbehandlungen entscheidend beeinflussen. Mit unserem optischen Dilatometer lassen sich hierbei Formänderungen wie das Schwindungsverhalten auch von komplex geformten Grünkörpern in zwei Raumrichtungen gleichzeitig in-situ exakt ermitteln.

Ein anderes Anwendungsfeld ist die Optimierung magnetischer Eigenschaften bei gleichzeitiger Reduktion des Bedarfs schwerer Seltener-Erden (HRE) durch eine gezielte Diffusionsbehandlung, dem sogenannten Grain-Boundary-Diffusion-Process. Mit diesem Wärmebehandlungsverfahren lässt sich die Koerzitivfeldstärke eines Magneten durch gezieltes Einbringen minimaler Mengen von HRE-Elementen über die Korngrenzen in die Randzone der Nd2Fe14B-Körner signifikant erhöhen. Infolge der Verringerung des Bedarfs an HRE-Elementen werden auch die Kosten gesenkt. Auch hier hat die Abkühlgeschwindigkeit nach dem Diffusionsglühen entscheidenden Einfluss auf die späteren magnetischen Eigenschaften.