Für ihr neues Forschungsprojekt erhält das Düsseldorfer Max-Planck-Institut über 550.000 Euro Förderung. Ziel ist die Entwicklung von Datenbanken, die eine effiziente und zeitsparende Legierungsentwicklung ermöglichen sollen.
Mit der simultanen thermischen Analyse-Apparatur werden die Erstarrungspfade sowie Phasenumwandlungstemperaturen in ausgewählten Ti-Al-X Legierungen bestimmt.
Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH
Innerhalb des EU-Förderprogramms Clean Sky 2 wird das Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) für ihr Projekt zur Weiterentwicklung von Datenbanken für das Design neuartiger Titan-Aluminium-Legierungen (Gamma(γ)- TiAl-Legierungen) in den nächsten drei Jahren mit über 550.000 Euro gefördert. Legierungen auf Basis der intermetallischen Phase γ-TiAl stellen eine neue Werkstoffklasse dar und sind aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeiten bei hohen Temperaturen besonders interessant für Anwendungen bei denen das Gewicht bewegter Teile eine große Rolle spielt, wie Kompressorschaufeln in Flugtriebwerken und Turboladern in Abgassystemen. Diese Legierungen sind im Vergleich zu Nickel- und Kobaltbasislegierungen leichter und somit energiesparender. Das MPIE arbeitet in dem Projekt "ADVANCE - Sophisticated experiments and optimisation to advance an existing CALPHAD database for next generation TiAl alloys" zusammen mit Thermocalc-Software AB, Stockholm, der Montanuniversität Leoben und dem Helmholtz-Zentrum Geesthacht.
Datenbanken erleichtern die Legierungsentwicklung
In der modernen Legierungsentwicklung spielen Datenbank-basierte Systeme eine entscheidende Rolle. Grundlage solcher Datenbanken sind thermodynamische Kennwerte zu Gleichgewichten, Umwandlungen und Zusammensetzungen der beteiligten Phasen in Abhängigkeit von Temperatur und Pauschalzusammensetzung. Dabei sind Phasen bestimmte Bereiche im Material bei denen die chemische Zusammensetzung und physikalische Parameter homogen sind.
"Unsere Gruppe befasst sich vor allem mit der Herstellung und Wärmebehandlung von Modellegierungen. Anschließend werden mittels Metallografie, Röntgendiffraktion, Elektronenstrahl-, Mikrobereichsanalyse und Differenz-Thermoanalyse die notwendigen Daten ermittelt. Die Kollegen aus Leoben analysieren die Legierungen mittels Atomsonde und Transmissionselektronenmikroskop und in Geesthacht steht die in situ Synchrotron-Röntgenbeugung im Vordergrund. Die Firma Thermocalc optimiert die Daten anschließend, prüft ihre Konsistenz und entwickelt die entsprechenden Datenbanken", so Dr. Martin Palm, der zusammen mit seinem Kollegen Dr. Frank Stein das Projekt am MPIE leitet.
Mit Hilfe der entwickelten Datenbanken könnten zum Beispiel die auftretenden Phasen und deren Volumenanteile für Zusammensetzungsbereiche berechnet werden für die keine experimentellen Ergebnisse vorliegen. Damit ließen sich Aussagen zu den zu erwartenden Gefügen treffen, was wiederum Rückschlüsse auf die mechanischen Eigenschaften erlaube. Das Arbeiten mit Hilfe von Datenbanken ermögliche so eine effiziente und zeitsparende Legierungsentwicklung.