Exploration von Phasenstabilität, funktionalen und mechanischen Eigenschaften in Refraktär- und Edelmetall-basierten "multiple-principal element" Legierungen

• Antragsteller: Professor Dr. Ralf Drautz; Professor Dr.-Ing. Alfred Ludwig
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen ; Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 403582885

Das Konzept der “multiple principle element alloys” (MPEAs) eröffnet einen nahezu unbeschränkten Zusammensetzungsraum für neue Materialien, der mit konventionellen Methoden nicht effizient exploriert werden kann. Daher kombiniert dieses Projekt physikalische Metallkunde, Datenanalyse sowie rechnerische und experimentelle Hochdurchsatzmethoden, um die vielversprechendsten Kandidaten in Refraktär- und Edelmetallbasierten MPEAs aus einer Liste von 20 Elementen zu identifizieren. Unser Ziel ist es neue MPEAs mit außergewöhnlichen funktionalen (elektrisch, chemisch) und mechanischen Eigenschaften, z.B. hohe Festigkeit und Duktilität, kombiniert mit guter elektrischer Leitfähigkeit zu realisieren, die in extremer Umgebung anwendbar sind. Um diese Ziele zu erreichen, wird ein Materialdesignzyklus genutzt werden, der Datenaggregation und -analyse, Modellierung, Legierungsauswahl, kombinatorische Synthese und Hochdurchsatzcharakterisierung von Dünnschicht MPEA Materialbibliotheken und Hochdurchsatz Dichtefunktionaltheorieberechnungen umfasst. Die chemischen (Zusammensetzung), strukturellen (Phasen, Gefüge), elektrischen (Widerstand) und mechanischen (E-Modul, Härte) Eigenschaften werden mit Hochdurchsatzcharakterisierungssystemen gemessen. Die vielversprechendsten MPEAs werden als homogene Schichten mit höherer Dicke hergestellt. Diese Proben werden detaillierter untersucht, z.B. hinsichtlich ihrer mechanischen Hochtemperatureigenschaften. Die Ergebnisse werden in multidimensionalen funktionalen Phasendiagrammen dargestellt werden und in einer Datenbank veröffentlicht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen