Institut für Angewandte Materialien – Werkstoffkunde

Materialverbunde aus Verbundwerkstoffen – Charakterisierung von additiv hergestellten RM-Si(-B-X) basierten Substraten

M.Sc. Frauke Hinrichs

Motivation

Ziel des Graduiertenkollegs 2561 (Werkstoffverbunde aus Verbundwerkstoffen) ist die Entwicklung von Verbundwerkstoffen zum Einsatz bei Betriebstemperaturen von über 1300 °C und extremen Umgebungsbedingungen in Kooperation mit der Technischen Universität Darmstadt und der Dechema. Hochschmelzende mehrphasige refraktärmetallbasierte Materialien sollen hierbei als Substratmaterial zur Beschichtung mit aus Polymeren abgeleiteten keramischen Nanokompositen auf Si(M)CX -Basis dienen.

Aufgrund ihrer hervorragenden Mikrostrukturstabilität und Kriecheigenschaften bei ultrahohen Temperaturen und gleichzeitiger adäquater Zähigkeit bei Raumtemperatur, werden metallisch/intermetallische Legierungen aus dem Mo-Si-Ti(-B)-System für die Herstellung des Substratmaterials mittels Elektronenstrahlschmelzen (EBM) gewählt. Dieser noch relativ neue Herstellungsprozess bietet aufgrund der hohen Vorheiztemperaturen den Vorteil, die bei solchen Legierungssystemen auftretende Duktil-Spröd-Übergangstemperatur zu umgehen. Dadurch können Probleme vermieden werden, die bei der Herstellung komplexer Bauteile mit konventionellen Herstellverfahren auftreten.

Ziele

  • Ermittlung der Prozessparameter zur Herstellung rissfreier Werkstücke (eutektischer) Mo-Ti-Si Legierungen mit und ohne B mit dem EBM-Verfahren
  • Untersuchung des Einflusses  der Prozessbedingten hohen Abkühlraten und thermischen Gradienten auf die Mikrostruktur der Mo-Si-Ti(-B) Legierungen, sowie des Einflusses von Wärmebehandlungen
  • Verknüpfung der Erkenntnisse über die verschiedenen Einflüsse der Prozessführung auf Mikrostrukturebene mit den resultierenden mechanischen Eigenschaften und der Oxidationsbeständigkeit des Materials

Untersuchungen

  • Parameterstudie zur Herstellung möglichst porenfreier Substrate
  • O-/N-Analyse zur Nachverfolgung der Materialreinheit in der Prozesskette
  • Mikrostrukturuntersuchungen nach Probenherstellung mittels EBM
  • Wärmebehandlungen zur Untersuchung der Gefügestabilität

Förderung

Gradiertenkolleg 2561 "Werkstoffverbunde aus Verbundwerkstoffen" der Deutschen Forschungsgemeinschaft