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Projekt
Experimentelles und Calphad-basiertes Screeing mit hohem Durchsatz von CCAs (Hi-TeCC) - Identifizierung und Erforschung neuer Legierungen mit herausragenden mechanischen Eigenschaften
Antragsteller
Professor Dr.-Ing. Christian Haase; Dr.-Ing. Bengt Hallstedt
Fachliche Zuordnung
Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
Förderung
Förderung seit 2017
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 388166069
Durch die Entwicklung von Multi-Element-Legierungen (MPEAs) entstanden in den letzten 16 Jahren neue Möglichkeiten für das Design metallischer Werkstoffe. Infolge dessen erfuhr die Forschung in diesem Bereich weltweit starkes Interesse. Nichtsdestotrotz konnte bisher jedoch nur ein Bruchteil der möglichen MPEAs untersucht werden, da sich diese durch vier oder mehr ‚Basiselemente‘ (jedes mit hohem atomarem Anteil zwischen 5-35 Atom%) auszeichnen. Obwohl sie potentiell als Strukturwerkstoffe geeignet sind, können die meisten der bisher bekannten einphasigen MPEAs (Hochentropielegierungen, HEAs) in Bezug auf mechanische Eigenschaften nicht mit etablierten Stahlsorten und Nickelbasis-Legierungen konkurrieren. Diesbezüglich ist die Übertragung der in diesen Werkstoffsystemen erfolgreichen Konzepte der Ausscheidungs-/Mehrphasenhärtung durch eine Erweiterung von einphasigen HEAs zu mehrphasige Legierungen mit komplexer Zusammensetzung (CCAs) ein vielversprechender Weg. Eine umfassende Untersuchung und zielgerichtete Optimierung von HEAs und CCAs kann nur durch umfassendes Legierungsscreening, also einer Kombination von thermodynamischen Simulationen und Experimenten mit hohem Durchsatz, erreicht werden. Diesbezüglich wurde im Hi-TeCC-Projekt während der erste Forschungsphase des SPP eine Methodik zur schnellen Legierungsentwicklung erarbeitet, welche Calphad-Modellierung und thermodynamische Simulationen mit flexibler Probenherstellung mittels additiver Fertigung unter Verwendung von Pulvermischungen kombiniert. Während der zweiten Phase des SPP wird auf die Arbeiten im Hi-TeCC-Projekt aus der ersten Phase aufgebaut und dieses erweitert. Der Fokus liegt auf dem HEA-System Co-Cr-Fe-Mn-Ni, welches durch Hinzulegieren von Al, V und/oder C und der damit einhergehenden Mehrphasigkeit zu einem CCA-System erweitert wird. Zur Ausscheidungshärtung sollen insbesondere NiAl (B2), kappa-Karbide sowie VC genutzt werden. Um die Mikrostrukturen und somit die Eigenschaften der untersuchten CCAs des Systems Al-Co-Cr-Fe-Mn-Ni-V-C zu optimieren, werden Konzepte zum Matrix-, Ausscheidungs- und Prozessdesign kombiniert. Dieses Vorgehen ermöglicht einerseits eine bessere grundlegende thermodynamische Beschreibung und ein besseres Verständnis der Legierungseinflüsseauf Gefügemerkmale und mechanischen Eigenschaften von HEAs und CCAs. Andererseits wird eine anwendungsorientierte Beurteilung der Design-Kriterien für neue fortgeschrittene Strukturwerkstoffe basierend auf HEAs geschaffen.
DFG-Verfahren
Schwerpunktprogramme
