Gasturbinenwerkstoffe der Zukunft: Weitere 10 Millionen Euro für Sonderforschungsbereich

Schlüsselwerkstoffe für Luftfahrt und Energieversorgung

In enger Zusammenarbeit mit der Friedrich-Alexander-Universität in Erlangen und weiteren deutschen Partnern entwickeln die Bochumer Forscher einkristalline Superlegierungen auf der Basis der Elemente Nickel und Cobalt.

Dabei handelt es sich um metallische Werkstoffe mit komplexer Zusammensetzung, deren Atome ein durchgehend einheitliches Kristallgitter bilden. Die Legierungen können besonders hohen Temperaturen standhalten und sind damit Schlüsselwerkstoffe für die Luftfahrt und Energieversorgung.

In der ersten Förderphase von 2012 bis 2015 brachte der SFB erstmals Werkstoffwissenschaften, Festkörperphysik und -chemie, die skalenübergreifende Materialmodellierung und die Fertigungstechnik miteinander in engen wissenschaftlichen Kontakt.

„Mit diesem innovativen Ansatz konnten wir entscheidend dazu beitragen, die elementaren Prozesse bei der Herstellung und beim Einsatz von Werkstoffen zu verstehen“, sagt Prof. Gunther Eggeler vom Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaft.

Gasturbinen effizienter und nachhaltiger machen

In der zweiten Förderphase untersucht das Team unter anderem, wie sich kleinste Kristalldefekte in den Werkstoffen vermeiden lassen, die zum Beispiel entstehen, wenn die Legierungen erstarren oder durch hohe Temperaturen verformt werden.

Darüber hinaus wollen die Wissenschaftler die besonderen Eigenschaften komplexer Mischkristalle erforschen. Neben weiteren Forschungszielen wollen sie außerdem die Regeneration von bereits beanspruchten Superlegierungen betrachten.

„Unser Ziel ist es, den Wirkungsgrad von Gasturbinen zu steigern und sie gleichzeitig nachhaltiger zu machen“, erklärt Eggeler. „Das geht nur mit einer neuen Einkristalltechnologie, die auf einem umfassenden Verständnis elementarer Zusammenhänge basiert.“ Dafür müsse man skalenübergreifend denken, von der Wechselwirkung einzelner Atome bis hin zu den Eigenschaften ganzer Bauteile.

Projektpartner

An dem SFB/Transregio 103 „Vom Atom zur Turbinenschaufel – Wissenschaftliche Grundlagen für eine neue Generation einkristalliner Superlegierungen“ sind neben den Universitäten in Bochum und Erlangen beteiligt: das Max-Planck-Institut für Eisenforschung in Düsseldorf, das Forschungszentrum Jülich sowie das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln.

Weitere Informationen

Prof. Dr.-Ing. Gunther Eggeler, Lehrstuhl Werkstoffwissenschaft, Fakultät für Maschinenbau der Ruhr-Universität Bochum, 44780 Bochum, Tel. 0234/32-23022, E-Mail: gunther.eggeler@ruhr-uni-bochum.de

Angeklickt

Homepage des SFB/TR 103
http://www.sfb-transregio103.de/

YouTube-Film zum SFB/TR 103
https://www.youtube.com/watch?v=wYHch5QIWTQ