Forschungsprojekte

Entwicklung neuartiger Ti-Basis-Legierungen mit verbesserten thermisch-mechanischen Eigenschaften (DFG)

Kommerziell erhältliche Hochtemperaturlegierungen auf Ti-Basis verfügen über eine sehr attraktive Kombination aus geringer Dichte, Kriech- und Ermüdungsbeständigkeit. Diese Werkstoffe können jedoch aufgrund ihrer begrenzten intrinsischen Oxidationsbeständigkeit nur bis zu einer Höchsttemperatur von etwa 550°C eingesetzt werden. In diesem Projekt werden neue oxidationsbeständige Legierungen auf Ti-Basis mit einer thermischen Belastbarkeit von bis zu 1000°C entwickelt. Diese neuen Werkstoffe sollten ein günstiges Gleichgewicht zwischen (i) Duktilität/Verformbarkeit bei Raumtemperatur, (ii) Kriech- und Oxidationsbeständigkeit und (iii) geringer Dichte aufweisen. Das Legierungsentwicklungskonzept wird durch thermodynamische Modellierung auf der Grundlage des CALPHAD-Ansatzes (Calculation of Phase Diagram) geleitet. Die Machbarkeit des gesamten Legierungskonzepts wird durch umfangreiche experimentelle Untersuchungen der Mikrostruktur, der mechanischen Eigenschaften und des Oxidationsverhaltens validiert.

Bildungs- und Wachstumsmechanismen von CrTaO4-Schichten und Verbesserung ihrer Eigenschaften auf relevanten Hochtemperaturmaterialien (DFG)

Die unerwartet hohe Oxidationsbeständigkeit mehrerer neuartiger Hochentropielegierungen wird auf die Bildung von dichten CrTaO4-Schichten zurückgeführt. Das Hauptziel dieses Projekts besteht darin, umfassende Kenntnisse über CrTaO4-Schichten zu gewinnen. Um dieses Ziel zu erreichen, zielt dieses Projekt auf experimentelle Untersuchungen in den folgenden Forschungsbereichen ab: (i) Mechanismen der Bildung und des Wachstums von CrTaO4-Schichten und ihre Beständigkeit gegen Verdampfung und Stickstoffdiffusion, (ii) Dotierungseffekt mit dem Ziel, den Oxidationsschutz durch CrTaO4 zu erhöhen und (iii) Übertragung des Dotierungseffekts auf andere relevante Legierungssysteme.

Refraktäre Metallbasislegierungen mit integrierten Beschichtungen für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrttechnik (Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz: BMWK)

Das Projekt bezieht sich in erster Linie auf die Entwicklung von Hochtemperaturlegierungen und deren Beschichtungen für den Einsatz als Strukturwerkstoffe in der Luft- und Raumfahrtindustrie. Die neuen Substrat-Beschichtungssysteme sollen die luftfahrtspezifischen Anforderungen an thermische, korrosive und mechanische Belastbarkeit erfüllen. Zwei Refraktärmetall-Basislegierungssysteme stehen dabei im Mittelpunkt - das hochentrope Legierungssystem TaMoCrTiAl und das Mo-Si-B-V-Legierungssystem. Die Kompetenzen des IAM-AWP (KIT) in Bezug auf Hochentropie-Refraktärmetall-Basislegierungen und Dünnschichttechnologie für multifunktionale Hochleistungsschutzschichten und der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg in Bezug auf Molybdänsilizide und Pulvermetallurgie werden in das Projekt eingebracht. Das Projekt ist Teil der Programmlinie "Disruptive Technologien und innovative Systeme (ökoeffizientes Fliegen)".