Bildungsenergie von Laves(C36)-Co-Al-W

Wir unter­suchen die ther­mo­dy­namis­chen und mech­a­nis­chen Eigen­schaften von topol­o­gisch dicht­gepack­ten Prezip­i­taten (TCP-​Phasen) in Nickel– und Kobalt-​basierten Super­legierun­gen. Diese Legierun­gen wer­den auf­grund ihrer mech­a­nis­chen Sta­bil­ität bei hohen Arbeit­stem­per­a­turen in Gas­tur­binen einge­setzt, wobei ihre charak­ter­is­tis­chen Mate­ri­aleigen­schaften entschei­dend die Effizienz dieser Tur­binen bestimmen.

Bisher wer­den kom­merziell vor allem Ni-​basierte Legierun­gen einge­setzt. Vor kurzem kon­nte jedoch gezeigt wer­den, dass auch bes­timmte Co-​basierte Legierun­gen eine ähn­liche Mikrostruk­tur aufweisen wie jene, die den Ni-​basierten Super­legierun­gen ihre her­vor­ra­gen­den mech­a­nis­chen Eigen­schaften bei hohen Tem­per­a­turen gewährt. Daher liegt es nahe, auch Co-​basierte Legierun­gen herzustellen, die möglicher­weise sogar bei noch höheren Arbeit­stem­per­a­turen ein­set­zbar sind und somit die Her­stel­lung noch effizien­terer Tur­binen ermöglichen würden.

Die zuvor erwäh­n­ten TCP-​Phasen sind uner­wün­schte Auss­chei­dun­gen (Prezip­i­tate) in Super­legierun­gen, welche die Hochtem­per­aturbe­last­barkeit von Super­legierun­gen ver­ringern. Fol­glich ist ein tief­eres Ver­ständ­nis über die Eigen­schaften und ein Vorher­sage der Sta­bil­ität und Bil­dung­sprozesse solcher TCP Prezip­i­taten eine zen­trale Fragestel­lung in der Erforschung neuer Superlegierungen.


Für unsere Unter­suchun­gen nutzen wir ab-​initio Meto­den, wie die Dichte­funk­tion­althe­o­rie (DFT), aber auch ana­lytis­che Bond-​Order-​Potentiale (BOP), zusam­men mit empirischen Meth­o­den, wie z.B. einer kür­zlich hergeleit­eten Struk­turkarte. Unsere Forschungsar­beit prof­i­tiert dabei von der engen Koop­er­a­tion mit exper­i­mentellen Forschungsgruppen.

Das nach­fol­gende YouTube-​Video zeigt den skalenüber­greifenden Ansatz unseres Son­der­forschungs­bere­ichs (SFB/​TR 103):

https://​www​.youtube​.com/​w​a​t​c​h​?​v​=​w​Y​H​c​h​5​Q​I​W​T​Q

Eine Aus­führliche Diskus­sion unserer Forschungsergeb­nisse kann in fol­gen­den Pub­lika­tio­nen gefun­den werden:

  • Microseg­re­ga­tion and pre­cip­i­tates of an as-​cast Co-​base super­al­loy — microstruc­tural char­ac­ter­i­za­tion and phase-​stability mod­el­ling
    J. Koß­mann, C.H. Zenk, I. Lopez-​Galilea, S. Neumeier, A. Kostka, S. Huth, W. Theisen, M. Göken, R. Drautz, T. Ham­mer­schmidt
    J. Mater. Sci. 50, 63296338 (2015)
  • Sol­u­bil­ity and order­ing of Ti, Ta, Mo, and W on the Al sub­lat­tice in L12–Co3Al
    Jörg Koß­mann, Thomas Ham­mer­schmidt, Sascha Maisel, Ste­fan Müller, Ralf Drautz
    Inter­metallics 64, 4450 (2015)
  • Includ­ing the effects of pres­sure and stress in ther­mo­dy­namic func­tions
    T. Ham­mer­schmidt, I.A. Abrikosov, D. Alfè, S.G. Fries, L. Höl­gund, M.H.G. Jacobs, J. Koß­mann, X.-G. Lu, G. Paul
    Phys. Sta­tus Solidi B 25, 8196 (2014)

Sie suchen weit­ere Infor­ma­tio­nen über unsere Forschung? Dann besuchen Sie doch die Web­site unseres Son­der­forschungs­bere­ichs:
http://​www​.sfb​-tran​sre​gio103​.de

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© Jörg Koßmann