Einfluss der Legierungselementen auf Erstarrung, Struktur und Eigenschaften von Ni-TiC-basierten eutektischen Verbundwerkstoffen für Hochtemperaturanwendungen

• Antragsteller: Dr. Ivan Kaban
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung seit 2026
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 585124889

Ziel dieses Vorhabens ist die Untersuchung der Beziehungen zwischen Zusammensetzung, Erstarrungsverhalten, Mikrostruktur und den resultierenden Eigenschaften von Ni-TiC-basierten Legierungen sowie die Entwicklung eines Verbundwerkstoffes mit herausragender Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen. Das Metall-Keramik-Komposit wird unter Ausnutzung der eutektischen Kristallisation im quasibinären Ni-TiC-System hergestellt. Die Hochtemperatur-Korrosionsbeständigkeit wird durch das Legieren der Ni-Matrix mit Cr, Al und Re in Kombination mit den hervorragenden Antioxidationseigenschaften von TiC bei Temperaturen bis zu 1200 °C erreicht. Eine hohe Verschleißbeständigkeit wird durch die Mischkristallverfestigung der gamma-Phase mit W und Re, einen hohen Volumenanteil der TiC-Phase und die eutektische Mikrostruktur erzielt. Die für die Untersuchungen ausgewählten Legierungszusammensetzungen wurden auf der Grundlage von Kenntnissen über industrielle Co-NbC-basierte eutektische Verbundwerkstoffe, vorhandenen Zustandsdiagrammen und der Ergebnisse der durchgeführten Vorarbeiten festgelegt. Phasenumwandlungen im festen Zustand, Schmelz- und Erstarrungsverhalten, Härte und Mikrohärte, Verschleißverhalten und Hochtemperatur-Oxidationskinetik werden systematisch als Funktion der Legierungszusammensetzung und der Mikrostruktur untersucht. Damit wird eine Legierung mit einer optimalen Kombination physikalischer, chemischer und mechanischer Eigenschaften für Hochtemperaturanwendungen identifiziert. Darüber hinaus wird im Rahmen dieses Vorhabens ein umfassender Datensatz zu Ni-TiC-basierten Legierungen gewonnen, der einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung, Optimierung und Validierung thermodynamischer Beschreibungen sowie zur numerischen Modellierung der eutektischen Erstarrung, des mechanischen Verhaltens und der Hochtemperaturoxidation bereitstellt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Ukraine
• Kooperationspartnerin: Dr. Tetiana Cherepova