Bundesweite Forscherkooperation zur Entwicklung neuer metallischer Superlegierungen für Höchsttemperaturen

11.04.2007 -  

Die Entwicklung höchsttemperaturbeständiger Metalllegierungen ist das Ziel eines durch die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Projektes, das durch Professor Dr.-Ing. Martin Heilmaier vom Institut für Werkstoff- und Fügetechnik der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg koordiniert wird. An der Forschergruppe 727 "Beyond Nickelbase Superalloys" beteiligen sich weiterhin Wissenschaftler der Universitäten Bayreuth, Bochum, Braunschweig und Siegen. Das Fördervolumen des auf insgesamt sechs Jahre angelegten Forschungsprojektes beträgt in den kommenden drei Jahren rund 1,6 Millionen Euro.

In dieser Zeit wollen die Wissenschaftler Superlegierungen entwickeln, also metallische Werkstoffe, die sehr hohen Temperaturen bei gleichzeitiger hoher mechanischer Belastung dauerhaft widerstehen können. Anwendung finden Superlegierungen etwa bei Kraftwerksturbinen, Flugzeugtriebwerken oder auch in automobilen Verbrennungsmaschinen. Die seit einigen Jahrzehnten industriell verwendeten Superlegierungen auf Basis von Nickel ermöglichen bislang Einsatztemperaturen bis 1.100°C. Ziel der Forschergruppe 727 ist die Entwicklung von Legierungen mit einer Einsatztemperatur von bis zu 1.400°C. Mit derartigen Werkstoffen kann der Wirkungsgrad und damit die Leistung von Turbinen und ähnlichen technisch anspruchsvollen Anwendungen erheblich gesteigert werden.

Bei der Suche nach geeigneten Werkstoffen beschäftigen sich die Wissenschaftler eingehend mit der Leistungscharakteristik der gesuchten Legierungssysteme. Gewünschte Eigenschaften sind hier eine gute Beständigkeit gegen Oxidation, eine hohe Zähigkeit und Verformbarkeit sowie ein optimales Ermüdungsverhalten.

Die Arbeit der an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg koordinierten Forschergruppe ist auf die beteiligten Hochschulen aufgeteilt. Während die Arbeitsgruppen in Magdeburg und Braunschweig (Prof. Dr. Joachim Rösler) neuartige Legierungssysteme auf Molybdän- bzw. Kobalt-Basis entwickeln, ermitteln die übrigen Forschergruppen die relevanten Eigenschaften. So werden an der Universität Bayreuth unter der Leitung von Prof. Dr. Uwe Glatzel die Wärmeausdehnung und -leitfähigkeit bestimmt, zudem untersucht man dort das sogenannte "Kriechverhalten" - die langsame Verformung der Werkstoffe bei hohen Temperaturen unter mechanischer Belastung. Die Analyse der Mikrostrukturen der Legierungen im Nanometerbereich wird an der Ruhruniversität Bochum (Prof. Dr. Gunther Eggeler) durchgeführt. An der Universität Siegen wird schließlich am Lehrstuhl von Prof. Hans-Jürgen Christ das Phänomen der Bildung von Oxidschichten auf dem Werkstoff unter hohen Temperaturen untersucht und beschrieben.

Kontakt:
Prof. Dr. Martin Heilmaier
Otto-von-Guericke Universität Magdeburg
Institut für Werkstoff- und Fügetechnik
Universitätsplatz 2
39106 Magdeburg
Tel. 0391 67-14596
Martin.Heilmaier@ovgu.de