Forskning inom Hero-m 2i

Forskningen inom Hero-m 2i sträcker sig från material som är industriellt relevanta idag och har en förbättringspotential, exempelvis stål och hårdmetaller, samt material som förväntas bli viktiga inom en snar framtid, exempelvis avancerade elektroniska material, nanostål och amorfa stål. Även om tyngdpunkten ligger på nya teoretiska prediktiva verktyg spelar experimentell verifiering och mätning en viktig roll.

Forskningen inom Hero m 2i är organiserad i två grupper, projekt inom materialdesign och generiska projekt.

Generiska projekt:

• Ab Initio
• Calphad

• Strukturmodellering

• Strukturkarakterisering
• Egenskapsmodellering.

Projekt inom materialdesign:

• Hårda material (HM)
• Pulverbaserade material (PM)
• Höghållfasta stål (HSS)
• Avancerade rostfria stål (AdvSS).

Projekten inom Materialdesign samlas kring vissa kritiska aspekter inom dessa applikationsområden och centret vidareutvecklar de verktyg som krävs för att hantera dessa problem. Dessutom tillämpas CMD-principen för att generera materialinnovationer och för att implementera och sprida tillvägagångssättet till centrumbildningens partners.

Computational Materials Design, CMD

CMD är en ny teknik som ökar möjligheterna att designa material som uppfyller prestandakraven i en given applikation. Tekniken är baserad på prediktiv beräkningsmodellering av materialens prestandaförhållande mellan egenskaper strukturer och processer. Dessa förhållanden är tydliga i ”bottom up”-riktningen, dvs det är i princip möjligt att förutsäga prestanda med tanke på materialsammansättning och bearbetning. Men i CMD-processen används ”top-down”-metoden, vilket innebär att en specifik materialsammansättning och bearbetning efterfrågas genom kraven på ingångsprestanda. Detta är ett iterativt förfarande och top-down-metoden kallas ofta ”Cohen-reciprocity”.

Materialmodellering har visat sig vara mest framgångsrik när den baseras på ICME-metoden, dvs flerskalig modellering i kombination med nyckelexperiment. Det är metoden som används inom Hero-m 2i. Det som behövs för en framgångsrik CMD-strategi, dvs en som flyttar fokus från ”trial and error” till prediktiv modellering, är olika modeller som länkar egenskaperna till strukturen (översättare) och modeller som länkar strukturen till bearbetningen (skapare).

Inom Hero-m 2i har beräkningsverktyg så som TC PRISMA och fasfältsmodeller utvecklats för att modellera exempelvis strukturutveckling på grund av vissa behandlingar så som martensit- och bainitbildning samt spinodalt sönderfall och relationer mellan olika strukturegenskaper. Inom Hero-m 2i kommer dessa modeller att implementeras i ett materialdesignkoncept tillsammans med utvecklingen av nya översättnings- och skaparmodeller för att underlätta effektiv design. Modellerna kan sträcka sig från semi-empiriska simuleringar till avancerade fasfältsimuleringar som förutsäger strukturen och är kopplade till kristallplasticitetssimuleringar av FEM av det mekaniska svaret i strukturen hos hela komponenten under olika yttre förhållanden.