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Schwerpunktprogramm 2006: Legierungen mit komplexer Zusammensetzung - Hochentropielegierungen (CCA - HEA) (SPP 2006)

Mechanische Eigenschaften und Wasserstoffbeständigkeit von partikelverstärkten CCA hergestellt durch additive Fertigung (MarioCCArt)

Hochentropie-Legierungen (High Entropy Alloys, kurz: HEA) sind Materialien, die primär im Hinblick auf ihr mechanisches Verhalten außergewöhnliche Eigenschaften besitzen. Wegen der daraus resultierenden technologischen Anwendungspotenziale – beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt – gewinnen sie international zunehmend an Bedeutung. Sie unterscheiden sich dabei grundsätzlich von herkömmlichen Metall-Legierungen, die aus einem Hauptelement und zahlreichen weiteren Komponenten bestehen. Denn Hochentropie-Legierungen werden aus einer Vielzahl von Komponenten gebildet, die alle in ähnlich starken Konzentrationen vorliegen.

Das Schwerpunktprogramm 2006 wird daher die zwei Bereiche Hochentrope Legierungen (HEA) und Kompositionskomplexe Legierungen (CCA) umfassen. Die hochentropen Legierungen (HEA) werden im Rahmen des SPPs als einzelne Mischkristallphasen mit vorzugsweise einfachen Kristallstrukturen definiert. Die kompositionskomplexen Legierungen (CCA) können aus mehrphasigen Mikrostrukturen mit zwei oder mehr Phasen bestehen, zu denen auch eine Mischkristallphase gehören kann. Übergeordnete Zielsetzung des SPPs ist es, die Eigenschaften, Strukturen und Verhaltensweisen von Hochentropie-Legierungen weiterzuerforschen und damit deren technologische Potenziale effektiv nutzbar zu machen. Dazu kommen eine Vielzahl materialwissenschaftlicher Methoden, Techniken und Instrumente zum Einsatz, wie solche der Materialphysik- und chemie sowie vieler Methoden der Materialwissenschaft und Werkstofftechnik.

Das Leibniz-IWT leistet seinen Beitrag zum Themenfeld mit dem Teilprojekt „Mechanische Eigenschaften und Wasserstoffbeständigkeit von partikelverstärkten CCA hergestellt durch additive Fertigung (MarioCCArt)“. Darin wird die Verarbeitbarkeit verschiedener Partikelarten und -größen auf verschiedenen in-situ und ex-situ Prozessrouten im L-PBF-Verfahren untersucht und die mechanischen Eigenschaften der daraus resultierenden partikelverstärkten CCA ermittelt (Festigkeit, Bruchzähigkeit und Ermüdungsfestigkeit). Zudem wird der Einfluss von Wasserstoff und tiefen Temperaturen auf die mechanischen Eigenschaften und die Mikrostruktur untersucht.

Das wesentliche Ziel des Projektes ist es, einen bei niedrigen Temperaturen festen, bruchzähen, ermüdungsresistenten und wasserstofftoleranten Werkstoff zu erzeugen. Dazu werden die mechanischen Eigenschaften und die Mechanismen der plastischen Verformung vor und nach einer gasförmigen Wasserstoffbehandlung bei Raumtemperatur und bei tiefen Temperaturen untersucht. Die Ergebnisse sollen die Grundlagen für die effektive Nutzung von partikelverstärkten CCA in der Wasserstoffwirtschaft legen.

 

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