Projekt A3: Simulation der Rekristallisation bei Umformprozessen

Motivation und Ziele
Etwa 50 % der weltweiten Rohstahlproduktion wird zu Blechen oder Platten gewalzt. Daher ist eine Modellierung der aus den Produktionsschritten resultierenden Materialeigenschaften für die Industrie und Forschung von hohem Interesse.
Mit der Phasenfeldmethode soll der Rekristallisationsprozess während des Glühens, der nach dem Kaltwalzen folgt, auf der Mikrostrukturebene simuliert werden. Die Herausforderung liegt in der Identifikation von Rekristallisationskeimen und deren Orientierung, sowie die Bestimmung der treibenden Kräfte.
In Zusammenarbeit mit Simone Schendel und Pierre Bienger soll eine virtuelle Prozesskette erstellt werden, die mit experimentellen Daten Teile des Produktionsprozesses simuliert.

• Kaltwalzsimulationen von Pierre Bienger mit der Finiten Elementen Methode und einem Kristallplastizitätsmodell erstellt liefern die Daten zur Erstellung der Subkornstruktur.
• Keime aus der Subkornstruktur werden durch einen Vergleich mit experimentell ermittelten Polfiguren identifiziert.
• Die treibende Kraft für das Wachstum der Keime wird durch die gespeicherte Energie, die während des Walzen eingebracht wird, festgelegt.

• Die virtuelle Prozesskette Kaltwalzen und Glühen konnte in Zusammenarbeit mit Simone Schendel und Pierre Bienger erstellt werden, so dass ein Datenfluss zwischen den Prozessen und Methoden besteht.
• Die Selektion der Orientierungen wurde mit dem entwickeltem Nukleationsmodell erfolgreich nachgebildet.
• Die Phasenfeldmethode wurde um eine treibende Kraft erweitert, mit der Rekristallisationsvorgänge und die weitere Erholung simuliert werden können.