SFB/Transregio 103


Einkristalline Nickelbasis-Superlegierungen stellen Schlüsselwerkstoffe für Turbinenschaufeln in modernen Gasturbinen für die Luftfahrt und für die Energieversorgung dar. Damit sind sie für die Mobilität unserer modernen Gesellschaft ebenso unverzichtbar wie für ihre nachhaltige Elektrizitätsversorgung, gleichgültig, ob bei letzterer fossile Brennstoffe oder die Solarthermie die Grundlage bilden. Höhere Wirkungsgrade bei höherer Nachhaltigkeit in Gasturbinen können nur über eine neue Einkristalltechnologie erreicht werden, die auf vier Kompetenzfeldern beruht:

  • Dem Verständnis aller materialwissenschaftlichen Aspekte der Legierungsentwicklung, insbesondere des Einflusses von Gefügeinhomogenitäten im Gussgefüge (auf mikrostruktureller Skala) und der d-Schalen-Legierungselemente (auf atomarer Skala) auf thermodynamische Gleichgewichte, die Kinetik von Strukturbildungsprozessen und geschwindigkeitsbestimmende Erholungsschritte bei der Hochtemperaturverformung.
  • Der konsequenten Verbesserung und Erneuerung verfahrenstechnischer Prozesse für die Einstellung spezifischer Nano- und Mikrostrukturen mit besserer Homogenität und optimierten Eigenschaften.
  • Der Bereitstellung treffsicherer Werkstoffkennwerte durch Zugriff auf neue mechanische Prüfmethoden (miniaturisierte Kriech- und Ermüdungsproben, Nanometrologie) und mikrostrukturelle Untersuchungsmethoden (höchstauflösende, aberrations-korrigierte Durchstrahlungselektronenmikroskopie, tomographische Atomsonde).
  • Der skalenübergreifenden Modellierung von der atomistischen über die mesoskopische zur makroskopischen Ebene (physikalisch begründbare konstitutive Gleichungen), die sowohl die Prozessschritte bei der Herstellung zu verbessern hilft als auch das Werkstoffverhalten im Hochtemperatureinsatz umfassend beschreibt.
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