Corrosion and Corrosion Protection of Metals

• Applicant: Professorin Dr.-Ing. Daniela Zander
• Subject Area: Coating and Surface Technology ; Metallurgical, Thermal and Thermomechanical Treatment of Materials
• Term: from 2012 to 2019
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 214030507

• Final Report Year: 2020

Final Report Abstract

Die übergeordnete Ausrichtung der Heisenberg Professur in Forschung und Lehre ist das Design von Materialien und Oberflächen mit optimierten Korrosionseigenschaften unter Einbeziehung interdisziplinärer Fragestellungen. Die wachsende Nachfrage nach optimierten Werkstoffen in Bereichen wie Flugzeug- und Automobilbau, Chemie- und Kraftwerksanlagen sowie Medizintechnik regt die Entwicklung neuer Werkstoffe und Oberflächen mit attraktiven Mikrostrukturen und Eigenschaften an. Zu diesen Werkstoffen gehören, neben den klassischen Werkstoffen Al-Legierungen und Stählen, u.a. Mg- und TiLegierungen. Die mikrostrukturelle Charakterisierung und die darauf aufbauende Aufstellung von Mikrostruktur/Eigenschaftsbeziehungen bilden die Voraussetzung für die Weiterentwicklung bzw. das Design neuer Werkstoffe mit verbesserten Eigenschaften. Neben der Optimierung mechanischer Eigenschaften ist das Design von Materialien und Oberflächen mit verbesserten chemischen und elektrochemischen Eigenschaften für den Einsatz in den genannten Industriebereichen von größter Bedeutung. Wesentliche Schwerpunkte der Forschungsarbeiten umfassten nachfolgende Bereiche: Entwicklung geeigneter Maßnahmen zum Korrosionsschutz von Leichtmetallen hinsichtlich optimierter Gefüge. ▪ Modellentwicklung Mikrostruktur / Korrosion. ▪ Materialien und Oberflächen für biomedizinische Implantate. ▪ Einfluss von Wasserstoff hinsichtlich Wasserstoffversprödung. ▪ Hochtemperaturwerkstoffen unter dem Einfluss zyklischer, korrosiver Umgebungsbedingungen. Die genannten Schwerpunkte haben zum einen zum Ziel, chemische und elektrochemische Korrosionsmechanismen grundlagenorientiert zu erforschen, und zum anderen diese in Zusammenhang mit Herstellungs- und Verarbeitungsverfahren sowie möglichen Anwendungen technischer Legierungen und Hybridmaterialien zu stellen. Ein wesentlicher, methodischer Schwerpunkt ist dabei die mikrostrukturelle Charakterisierung von metallischen Werkstoffen und Oberflächen. Von zentraler Bedeutung ist dabei, neben Einzelanalysen, die Kombination röntgendiffraktometrischer, raster- bzw. transmissionselektronenmikroskopischer Untersuchungsmethoden mit der Untersuchung von Korrosionseigenschaften ohne und mit mechanischen Lasteintrag in wässrigen und gasförmigen Atmosphären, z.B. mittels AC-, DC-, thermogravimetrischer und kalorimetrischer Messmethoden. Dadurch konnte in bisherigen Arbeiten und soll auch zukünftig die Bedeutung verschiedener Korrosionsmechanismen identifiziert und deren wechselseitige Auswirkung auf die Mikrostruktur korreliert werden. Ein wesentlicher neuer methodischer Schwerpunkt ist die Nutzung bzw. Weiterentwicklung von in-situ Methoden, z.B. im Rahmen von Synchrotronuntersuchungen. Des Weiteren werden elektrochemische oder chemische Methoden genutzt, um Oberflächen gezielt hinsichtlich ihrer Funktion zu modifizieren.

Publications

• Aqueous corrosion behavior of creep resistant Mg‐Al‐Ba‐Ca alloys in sodium chloride solutions. Materials and Corrosion, 66(11), 1315-1325.
  Zander, D.; Zumdick, N. A.; Schnatterer, C. & Dieringa, H.
  
• Evaluation of Corrosion Mechanisms of Hybrid Light Metal Structures by High Pressure Die Casting. Materials Science Forum, 825-826, 441-448.
  Joop, David; Heupel, Simon; Schnatterer, Christian; Zander, Daniela & Bührig-Polaczek, Andreas
  
• Influence of Ca and Zn on the microstructure and corrosion of biodegradable Mg–Ca–Zn alloys. Corrosion Science, 93, 222-233.
  Zander, Daniela & Zumdick, Naemi A.
  
• Influence of heat treatments and Ca additions on the passivation behaviour of high‐pressure die cast AM50. Materials and Corrosion, 66(12), 1519-1528.
  Zander, D.; Schnatterer, C. & Kuhnt, C.
  
• Influence of the grain boundary chemistry on the intergranular corrosion mechanisms of a high‐strength Al‐Mg‐Si alloy. Surface and Interface Analysis, 48(8), 750-754.
  Schnatterer, Christian & Zander, Daniela
  
• Microstructural impact on intergranular corrosion and the mechanical properties of industrial drawn 6056 aluminum wires. Materials & Design, 83, 49-59.
  Zander, Daniela; Schnatterer, Christian; Altenbach, Christoph & Chaineux, Veronika
  
• The influence of manufacturing processes on the microstructure and corrosion of the AZ91D magnesium alloy evaluated using a computational image analysis. Corrosion Science, 98, 291-303.
  Zander, Daniela & Schnatterer, Christian
  
• Corrosion and Its Context in Service Life. Handbook of Software Solutions for ICME, 227-245. Wiley.
  Zander, Daniela; Höche, Daniel; Deconinck, Johan & Hack, Theo
  
• Influence of heat treatments on the stress corrosion cracking susceptibility of 7075 aluminum wires in NaCl solutions. Materials and Corrosion, 67(11), 1164-1172.
  Schnatterer, C. & Zander, D.
  
• The Influence of Chromium on the Passivation of Fe3Al Iron Aluminides, Investigated Via Potentiodynamic Polarization in 0.25 M H2SO4. Corrosion, 73(6), 648-654.
  Kutz, Tatiana Nicole & Zander, Daniela