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Das Projekt
γ-TiAl Legierungen haben großes Potential
Ni-Basislegierungen in Luftfahrts- und
Automotivanwendungen abzulösen. Dazu
muß jedoch deren Oxidationsbeständigkeit
erhöht werden. In INNOVATIAL (Gesamtbudget
~13M€) wird daher versucht mittels
geeigneten Beschichtungen γ-TiAl wirkungsvoll
und nachhaltig zu schützen. An
dem Projekt sind europaweit 25 Universitäten
und Firmen beteiligt. Die Hauptaufgaben
in Leoben sind Schichtentwicklung
und thermische Analyse.
EU-Projekt INNOVATIAL
Universitätslehrerverband der
Montanuniversität Leoben (ULV)
Hochtemperaturbeständige nanostrukturierte und intermetallische Schichten für
Bauteile aus γ-TiAl.
Schichtsysteme
Neben auf Al basierenden intermetallischen
Schichten, wie sie ähnlich bereits
in Turbinen Anwendung finden,werden in
Leoben nanostrukturierte Nitridschich-
Für INNOVATIAL forschen am Department Metallkunde und
Werkstoffprüfung: Doz. DI Dr Paul Mayrhofer (links)
DI Martin Moser (mitte), DI Florian Rovere (rechts)
Ab-inito Modellierung
Werkstoffmodellierung mittels ab-inito erlaubt eine
Vorauswahl möglicher Legierungselemente, die
Simulation von Umwandlungsprozessen während
des Einsatzes sowie die Berechnung von Materialkennwerten
wie Gitterparameter oder elastische
Eigenschaften.
Rechts: Ab initio berechnete Elektronendichteverteilung in der (200) Ebene für fcc
HfN, TaN, NbN, TiN, TiB und AlN, sowie in der (11-20) Ebene für hcp TiB 2 und AlN.
Der Farbcode zeigt die Veränderung in e - /Å 3 . Die typische Elektronendichteverteilung
von metallischen, ionischen und kovalenten Bindungstypen ist im unteren Teil des
Bildes dargestellt.
ten entwickelt, die sich durch
Selbst-Organisation während der
Beschichtung und Selbst-Adaption
bei der Anwendung auf die Einsatzbedingungen
einstellen.
Forschungsschwerpunkte:
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Thermische Stabilität
Das Teilprojekt ‚Thermische Stabilität‘ wird
vom Department Metallkunde geleitet. Die
Aufgabe ist es thermisch aktivierte Umwandlungs-,
Oxidations- und Zerfallsprozesse der
verschiedenen Schichtsysteme in INNOVA-
TIAL zu identifizieren, deren Eckdaten zu
quantifizieren sowie Optimierungsmöglichkeiten
aufzuzeigen.
Unten: Hochtemperatur-Röntgendiffraktogramme dreier intermetallischer Al-Au Schichten. Die Messungen
wurden isotherm bei den angegebnen Temperaturen durchgeführt, die Intensiäten sind mittels Farbcode
dargestellt.
Links: Dynamische Differenz-Kalorimetrie (DSC) Untersuchung
und Härteverlauf als Funktion der Auslagertemperatur. Durch
Spinodale-Entmischung (AlN, TiN) aus einem übersättigten
Mischkristall (TiAlN) kommt es bei Temperaturen zwischen
750°C und 1000°C zu einem Härteanstieg.
P.H. Mayrhofer, et. al, Appl.Phys. Let., 83(10), 2049 (2003). M.Moser, unpublished, 2006
Metallkunde & Werkstoffprüfung
P.H. Mayrhofer et. al, Adv. Eng. Mat. (7) 2005, 1071
Nanostrukturierte Materialien
PVD Beschichtungen
Thermische Stabilität und Verfestigungs-mechanismen von
Schichtenwerkstoffen
Herstellung, Stabilität und Entmischung übersättigter Mischkristalle
und metastabiler Phasen
Thermische Analyse (DTA, DSC, TGA) von funktionellen
Schichten
Ab Initio Berechnungen