FOR 727:  Beyond Ni-Base Superalloys

• Fachliche Zuordnung: Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 21563363

Metallische Werkstoffe, die Oberflächentemperaturen größer als 1200 °C bei gleichzeitiger hoher mechanischer Belastung in der Luftatmosphäre dauerhaft widerstehen können, sind nicht nur aus volkswirtschaftlichen und Umweltgesichtspunkten (Schonung fossiler Ressourcen, Verringerung der Schadstoffbelastung) von großem Interesse. Für die Werkstoffwissenschaft und angrenzende Disziplinen ergibt sich daraus einerseits die reizvolle Aufgabe, mit metallurgischen bzw. metallphysikalischen Prinzipien nach Legierungen zu suchen, die das oben angesprochene Anforderungsprofil erfüllen können. Andererseits müssen diese neu zu entwickelnden Legierungssysteme eingehend charakterisiert werden, um ihre Eignung hinsichtlich der gestellten Aufgabe unter Beweis zu stellen und im Rückschluss mit den Legierungsentwicklern optimierte Lösungen zu finden. Hier setzt die Forschergruppe an, mit dem Fokus auf die nachfolgenden zwei Legierungssysteme als Ausgangsbasis der Entwicklung:
(1) Mo-Si-B, das bereits seit mehreren Jahren international beforscht wird und wofür die gebildete Forschergruppe bereits sehr gute Vorkenntnisse besitzt;
(2) Co-Re, für das in der Literatur bislang nur geringe Kenntnisse vorhanden sind, das jedoch von der Forschergruppe als sehr Erfolg versprechend eingestuft wird.
Beide Systeme besitzen Schmelzpunkte, die mindestens 250 °C über denen der heute eingesetzten Nickelbasis-Superlegierungen liegen. Die zentrale Aufgabe der Legierungsentwicklung und das Ziel dieser Forschergruppe bestehen nun einerseits darin, weitere Legierungselemente zu finden, die eine Verbesserung der für einen (Last tragenden) Hochtemperatureinsatz essenziellen, nachfolgend aufgelisteten Eigenschaften erlauben:
(1) Oxidationsbeständigkeit,
(2) Kriechwiderstand,
(3) Zähigkeit und Duktilität bei tiefen Temperaturen (Raumtemperatur),
(4) Ermüdungswiderstand.
Die drei erstgenannten Eigenschaften werden im ersten Förderzeitraum intensiv untersucht, wohingegen das (komplexere) Ermüdungsverhalten erst nach Identifikation von vielversprechenden Legierungszusammensetzungen in der zweiten Projektphase angegangen werden soll. Andererseits müssen diese Eigenschaften mit der Gefügeausbildung korreliert und modelliert werden.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen

Projekte

• Atomistische Modellierung des Einflusses von Legierungszusätzen auf die Korngrenzeigenschaften in Mo-Si-B und Co-Re Superlegierungen (Antragsteller Albe, Karsten )
• Hochtemperaturoxidationsverhalten und Oxidschichtstabilität (Antragsteller Christ, Hans Jürgen )
• Koordination der Forschungsgruppe 727 (Antragsteller Heilmaier, Martin )
• Kriechuntersuchungen im 1100°C Bereich an Co-Re Legierungen mit quantitativer Gefügeanalyse und transmissionselektronenmikroskopischen Untersuchungen (Thema geändert) (Antragsteller Eggeler, Gunther )
• Legierungsentwicklung Co-Re Legierungen (Antragsteller Rösler, Joachim )
• Legierungsentwicklung Mo-Si-B und Verformungsverhalten im Zug-, Biege- und Druckmodus bis 1400°C (Antragsteller Heilmaier, Martin )
• Mikrostrukturuntersuchungen und Kriechdatenerfassung von Mo-Si und Co-Re-Basislegierungen (Thema geändert) (Antragsteller Glatzel, Uwe )

• Sprecher: Professor Dr.-Ing. Martin Heilmaier