Nanoclusterbildung in oxidpartikelverstärkten Stählen durch innere Oxidation nach Ultraschallverdüsung
Motivation
Ein Hauptaugenmerk der Fragestellungen an eine moderne Energieversorgung liegt auf der effizienten und ökologischen Energieerzeugung und -umwandlung, sowie ihrer Speicherung. Konventionelle Hochtemperatur-Stähle sind bei Temperaturen bis etwa 600 °C einsetzbar. Eine Steigerung der Einsatztemperatur in Wärmekraftmaschinen würde den Wirkungsgrad erhöhen und damit gleichzeitig den CO2-Ausstoß senken. Untersuchungen an ferritischen ODS-Stählen (ODS = oxide dispersion-strengthened) offenbarten bereits eine Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen. Weitere Verbesserungen werden vom Einbringen oxidischer Partikel in Austenit erwartet, dessen Festigkeiten, sowie Kriech- und Oxidationsbeständigkeit denen, des reinen Ferrits überlegen sind. Eine weitere interessante Eigenschaft austenitischer ODS-Stähle ist deren hohe Strahlungsbeständigkeit, die diesen Werkstoff bei der Konstruktion zukünftiger Fusionsreaktoren eine bedeutende Rolle spielen lassen könnte.
Ziele
- Herstellung eines austenitischen ODS-Stahls mittels pulvermetallurgischer Prozessroute in Kooperation mit den Projektpartnern
- Verständnis der Bildung sogenannter Nanocluster und deren Entwicklung während der Werkstoffherstellung
- Sammlung von Erfahrungswerten zur Anpassung des ODS-Stahls an vorgegebene Anforderungsprofile
Untersuchungen
- Parameterstudie zur pulvermetallurgischen Synthese eines austenitischen ODS-Stahls
- Mikrostrukturelle Charakterisierung des ODS-Stahls mittels Rasterelektronenmikroskopie und Transmissionselektronenmikroskopie
- Charakterisierung der oxidischen Nanocluster durch 3D-Atom-Probe-Tomography
- Untersuchung der Nanoclusterbildung in Abhängigkeit verschiedener Legierungselemente
- Bewertung der mikrostrukturellen Entwicklung bei hohen Temperaturen und unter Ionenbestrahlung
Förderung
Deutsche Forschungsgemeinschaft