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Department Metallkunde und Werkstoffprüfung

Phasenumwandlungen und Hochtemperaturwerkstoffe

Ass.Prof. Dr. Svea Mayer

Phasenumwandlungen in metallischen und intermetallischen Hochtemperaturwerkstoffen im festen Zustand, ein durchaus wichtiges Gebiet in der experimentellen und theoretischen Metallkunde. Die komplex und mehrphasig aufgebauten Werkstoffsysteme weisen eine Vielzahl von Phasenänderungen auf, die gezielt zur Einstellung einer optimalen Mikrostruktur und Eigenschaften genutzt werden können. Denn nur ein fundamentales Verständnis der grundlegenden Mechanismen der Phasenumwandlungen schafft Wissen, worauf die angewandte Forschung weiter aufbauen kann und stellt zudem einen möglichen Ausgangspunkt für technische Innovationen dar.  

Zur experimentellen Untersuchung von Phasengleichgewichten und Phasenumwandlungen wird auf die am Department verfügbaren Standardverfahren zurückgegriffen, wie beispielsweise Dilatometrie und Dynamische Differenzkalorimetrie. Weiterführende Untersuchungen mit dem Schwerpunkt der Phasencharakterisierung werden unter Zuhilfenahme der Rasterelektronenmikroskopie mit integrierter Elektronenrückstreubeugung sowie Transmissionselektronenmikroskopie durchgeführt. Neben diesen etablierten Verfahren sind auch komplementäre Techniken im Einsatz, so z.B. in-situ Beugungsuntersuchungen mittels Neutronen und hochenergetischer Synchrotronstrahlung an den Beamlines des Instituts Laue-Langevin (ILL), des Bragg-Instituts (ANSTO) sowie des Helmholtz-Zentrums Geesthacht am Deutschen Elektronen-Synchrotron (DESY).  

Die in diesem Arbeitsbereich laufenden Forschungsprojekte sind so ausgerichtet, dass die gewonnenen Erkenntnisse das Werkstoffverständnis vertiefen und die Basis zur Bereitstellung neuer Werkstoffe mit verbessertem Eigenschaftsprofil liefern. So z.B. beinhaltet ein Projekt die Entwicklung von Hochtemperaturleichtbauwerkstoffen aus Titanaluminiumlegierungen zum Einsatz in Verbrennungskraftmotoren und Flugzeugtriebwerken. Um das Potenzial dieser Werkstoffklasse weiter auszuschöpfen, bedarf es neben der Definition einer geeigneten Legierungszusammensetzung auch der Bereitstellung industrieller Herstellungs- und Verarbeitungstechnologien, die den Besonderheiten dieser Werkstoffklasse Rechnung tragen. Da diese Projekte in den Bereich der angewandten Forschung mit starkem Grundlagencharakter einzuordnen sind, ist es uns möglich, die jeweiligen Resultate auf andere Projekte des Departments zu übertragen und so Synergieeffekte zu nutzen.

In-situ Beugungsuntersuchung mittels hochenergetischer Synchrotronstrahlung zur B19-Phasenbildung