Temperaturgradierte Multi-Diffusionspaare zur experimentellen, thermodynamischen Analyse von Mehrkomponenten-Systemen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Glatzel
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 509060017

Diffusionspaare werden seit vielen Jahrzehnten verwendet um thermodynamische Daten zu erfassen und Phasendiagramme zu erstellen. Bei Multi-Diffusionspaaren können in einer Probe bis zu 4 Segmente zusammen mit der Umhüllung untersucht werden. Dies ermöglicht die Untersuchung von bis zu 9 binären und 6 ternären Systeme. Der neue Ansatz in diesem Antrag besteht darin zusätzlich einen Temperaturgradienten einzustellen, so dass sich in verschiedenen Schnittebenen isotherme Schnitte bei unterschiedlichen Temperaturen ergeben. Dies ermöglicht eine sehr effektive Ermittlung von Diffusionsvorgängen allgemein und von diffusionskontrollierten Phasenbildung in mehrkomponentigen Systemen über einen großen Zusammensetzungs- und Temperaturbereich.Zunächst wird das für Hochtemperaturanwendungen interessante System der quaternären Chrombasislegierung Cr-Si-X-Y untersucht. Wobei für die weiteren Elemente X und Y eine Reihe interessanter Kandidaten zur Verfügung steht. Das Element Ni, welches bisher als Umhüllung verwendet wurde, scheidet für dieses System auf Grund seines Schmelzpunktes aus. Somit muss zunächst ein neues Hüllmaterial gefunden werden. Im nächsten Schritt wird ein vorhandener wassergekühlter Vakuumofen so umgebaut, dass das Diffusionsmultiple einem Temperaturgradienten ausgesetzt wird. Final werden diese Multi-Diffusionspaare in verschiedenen Ebenen (unterschiedliche isotherme Auslagerung) getrennt und metallographisch untersucht. Dies ermöglicht die effiziente Erstellung von isothermen Schnitten von Phasendiagrammen und Diffusionsvorgängen in Mehrkomponentensystemen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen