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Projekt
Anfangsoxidation- und Verformungsmechanismen der Legierung mit komplexer Zusammensetzung AlMo0.5NbTa0.5TiZr unter Beanspruchung bei hohen Temperaturen
Antragsteller
Dr.-Ing. Leonardo Agudo Jácome
Fachliche Zuordnung
Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
Förderung
Förderung von 2018 bis 2023
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 398838389
Die Legierungsklasse „compositionally complex alloys“ (CCAs) entwickelte sich während des letzten Jahrzehntes rasant. Dank der starken atomaren Interaktionen hat sie das Potenzial, geringere Diffusionsgeschwindigkeiten unter korrosiven Medien zu zeigen, sowie ein erhöhtes Verfestigungsverhalten unter Last. Der Bedarf an oxidationsbeständigeren Strukturwerkstoffe im Hochtemperaturbereich öffnete somit ein Fenster, um CCAs zu entwickeln, die auf refraktären Elemente basieren, die sogenannten rCCAs. Während rCCAs in der Regel ein sprödes Raumtemperaturverhalten aufweisen, zeigt die kürzlich entwickelte AlMo0.5NbTa0.5TiZr rCCA eine zweifache Steigerung in der Druckfestigkeit im Vergleich mit entsprechenden kommerziellen Ni-Basis Superlegierungen, bei einer erwünschten geringen Dichte von 7,4 g/cm3. Dabei erzielt die AlMo0.5NbTa0.5TiZr rCCA eine Bruchdehnung von 10%. Höhere Druckfestigkeit und Duktilität als die kommerziellen Legierungen zeigt die AlMo0.5NbTa0.5TiZr rCCA auch bis 1200 °C. Obwohl der hohe Aluminiumgehalt dieser Legierung darüber hinaus bei aggressiven Medien das Potenzial zur Bildung einer schützenden Aluminiumoxidschicht darstellt, bleiben weitere Untersuchungen zum Hochtemperaturverhalten noch offen. Das hier vorgeschlagene Projekt wird neue Erkenntnisse zur Oxidation und mechanischen Belastung der AlMo0.5NbTa0.5TiZr rCCA gewinnen, insbesondere unter Bedingungen, die für die Anwendung im Bereich des Hochtemperaturverhaltens relevant sind. Im Projekt liegt der Schwerpunkt besonders auf der Untersuchung der früheren Stadien der Schädigung 1) unter oxidierender Umgebung und 2) unter mechanischen Lasten verschiedener Natur. Namentlich steht die Erforschung der Anfangsstadien der Hochtemperaturoxidation im Mittelpunkt, bei einer kontrollierten Atmosphäre, die die Bedingungen für Gasturbinenanwendungen annähern, d. h. nasser Luft. Des Weiteren werden die Mechanismen der Kriechverformung und Hochtemperaturzugverformung untersucht. Zu diesem Zweck werden umfassende Charakterisierungsverfahren angewandt, wie z. B., röntgenographische in-situ Untersuchungen während der anfänglichen Hochtemperaturoxidation, Eigenspannungsmessungen oder die dreidimensionale Darstellung von durch Belastung erzeugten Kristalldefekten mittels selbstentwickelter rasterdurchstrahlungsmikroskopischer (STEM) Stereoskopie.
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
