Metallische Hochtemperaturwerkstoffe

Metallische Werkstoffe sind allgegenwärtige Konstruktionswerkstoffe und ein zentraler Pfeiler unserer Gesellschaft. Sie sind das Rückgrat der Energieerzeugung, des Verkehrs, des Hochbaus oder der chemischen Industrie. In diesen Einsatzgebieten herrschen oft widrige Bedingungen, bei denen insbesondere hohe Temperaturen in Kombination mit komplexen Belastungsprofilen extreme Anforderungen an metallische Legierungen stellen. Beispiele hierfür sind Turbinenkomponenten in Flugzeugen und klassische Stromerzeugungssysteme, aber auch die Erzeugung und Verwendung von Wasserstoff, synthetischem Erdgas oder anderen erneuerbaren Energiequellen. In diesen Bereichen wird ständig nach höherer Energieeffizienz und Nachhaltigkeit gestrebt, wobei die äußersten Grenzen der Materialleistung erreicht werden.

Vor diesem Hintergrund forschen wir gemeinsam mit Partnern aus dem akademischen und dem privaten Sektor auf dem Gebiet der Prozess-Struktur-Eigenschafts-Beziehungen neuartiger metallischer Hochtemperaturlegierungen. Wir bestimmen experimentell die mechanischen Eigenschaften und identifizieren sicherheitskritische Schädigungs- und Versagensmechanismen unter komplexen thermomechanischen Belastungen. Der Schwerpunkt dieser Aktivitäten liegt auf der mechanischen Prüfung unter Betriebsbedingungen (z. B. mehrachsige Belastungen, Kriechermüdung, komplexe Lastpfade, Rissfortschritt bei thermomechanischer Ermüdung), um relevante wissenschaftliche Erkenntnisse über mikrostrukturelle Verformungs- und Versagensmechanismen zu gewinnen.

Unsere Arbeit definiert Anwendungsgrenzen in Hochtemperaturumgebungen mit dem Schwerpunkt auf neuartigen Legierungssystemen, einschließlich additiv gefertigter Legierungen, Superlegierungen und Hochentropielegierungen und leistet damit einen Beitrag zur Materialsicherheit in Energie- und Verkehrssystemen von morgen.