ENGINEERINGNET.BE - In de auto-industrie zijn geavanceerde staalsoorten die uit meerdere fasen bestaan populair, zoals tweefasen-staal, ook bekend als DP-staal.
Promovendus Tijmen Vermeij ontwikkelde een nieuwe meetmethode, gebaseerd op Digital Image Correlation (DIC), om de vervormingen op micrometerschaal in dit staal te bestuderen.
Hij bracht daarvoor een patroon aan op de microstructuur en maakte met behulp van een elektronenmicroscoop scans voor en na de vervorming. Deze kun je daarna vergelijken met een software om de verschillen te bestuderen.
Collega-promovendus Job Wijnen deed tegelijk onderzoek op basis van simulaties. Beide methodes zijn gecombineerd door simulaties op de experimenten af te stemmen en resultaten met elkaar te vergelijken.
“Bij DP-staal kun je de microstructuur meten aan het oppervlak, maar je kunt niet zien wat daaronder gebeurt”, stelt Vermeij. “Dat maakt het zo complex om de oorzaken van vervormingen in het staal op te sporen.”
Vermeij en Wijnen losten dit probleem op door een plaatje staal zo dun te maken dat je aan de voor- en achterkant bijna dezelfde microstructuur krijgt. Hiervoor creëerden ze een sample van een paar micrometer dik.
Wijnen ontwikkelde ook een algoritme om in te schatten hoe het er op basis van de verschillen tussen de voor- en achterkant in 3D uitziet. Zo kregen de promovendi een beter beeld van de microstructuur en konden ze nauwkeuriger simulaties doen.
In een van de experimenten onderzocht Vermeij hoe schade ontstaat in de harde martensieteilandjes in DP-staal. “Martensiet is hard en bros, dus als dat vervormt zou je verwachten dat er schade ontstaat. Maar er is een theorie dat de harde fase ook zacht kan vervormen op een bepaalde manier. In de harde fase kan dat wel alleen op een specifieke manier gebeuren. Sommige posities kunnen daardoor heel moeilijk vervormen, maar op andere posities kan dat wel zonder dat er schade ontstaat.”
Vermeij kwam erachter dat er in één geval hele sterke vervorming was zonder dat er schade ontstond. Volgens een unieke identificatiemethode toonde hij aan dat de sterke vervorming altijd plaatsvindt op één vlak. Dat is belangrijk voor de toekomstige ontwikkeling van stalen.
Er zijn oneindig veel mogelijkheden om staal te maken. Voeg je bijvoorbeeld een beetje silicium of mangaan toe, dan krijg je weer staal met nieuwe eigenschappen.
“Tot nu toe gebeurde dit vooral door trial-and-error of er was beperkt begrip in de zin van ‘als je dit doet, gaat er ongeveer dat gebeuren’. Uiteindelijk moet je dan veel experimenten en simuleren om stalen met betere eigenschappen te ontwikkelen,” aldus Vermeij. De nieuwe meetmethodes zijn een belangrijke stap om dit proces te verbeteren.
