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M.Sc. Katharina Esleben

 
 
Esleben 
Wissenschaftiliche Mitarbeiterin
Raum:
PB-A 252
Telefon:
+49 (0)271/740-4660
Fax:
+49 (0)271/740-2545
E-Mail:

 

Adresse:
Universität Siegen
Fakultät IV, Department Maschinenbau
Lehrstuhl für Materialkunde und
Werkstoffprüfung
Paul-Bonatz-Strasse 9-11
57076 Siegen
 

Arbeitsgebiet:

"Erforschung des Nickeleffektes in Co-Re-Cr-Hochtemperaturlegierungen"

Eine Möglichkeit die Effizienz von Triebwerken zu steigern, besteht in der Erhöhung der Brenngastemperatur. Allerdings ist die Einsatztemperatur der aktuell verwendeten Turbinenschaufeln aus Ni-Basishochtemperaturwerkstoffen durch ihren Schmelzpunkt begrenzt. Daher gelten Co-Re-Basislegierungen als neue Materialklasse für Hochtemperaturanwendungen, da der sehr hohe Schmelzpunkt von Rhenium höhere Betriebstemperaturen zulässt. Im Rahmen dieses Forschungsvorhabens in Zusammenarbeit mit der TU Braunschweig soll das Potential von Nickel in Co-Re-Cr-Legierungssystemen auf das Oxidationsverhalten und die Gefügeentwicklung erforscht werden.

Die Zugabe von Chrom zur Co-Re-Matrix erhöht die Hochtemperaturfestigkeit und bewirkt Oxidationsschutz durch Ausbildung einer schützenden Cr2O3-Schicht auf der Metalloberfläche, die den starken Korrosionsangriff verhindert. Ein Chromzusatz führt aber auch zur Entstehung von spröder σ-Phase mit unerwünscht hohem Volumenanteil. Die Vorarbeiten haben gezeigt, dass die Zugabe von Nickel den Volumenanteil der σ-Phase stark reduziert und zusätzlich die Oxidationsbeständigkeit verbessert. Der Einsatz von Silizium und Yttrium in Co-Re-Cr-Legierungen, so haben weitere Untersuchungen gezeigt, verbessert die thermisch-mechanische Stabilität der Cr2O3-Schicht und verhilft zu einer kompakten Cr2O3-Deckschichtbildung bei hohen Temperaturen.

In dem Forschungsvorhaben sind umfangreiche Oxidationsversuche bei verschiedenen Atmosphären und Temperaturen geplant. Untersuchungen mittels TGA, REM, FIB und TEM ermöglichen eine Beurteilung der Oxidationskinetik und eine mikrostrukturelle Charakterisierung des Aufbaus der Oxidschichten und der inneren Korrosionszonen. Mithilfe thermodynamischer Berechnungen mit dem Programm „FactSage®“ sollen die Oxidationsprodukte und die Stabilität metallischer Phasen vorhergesagt werden. Im Anschluss an die Erforschung des positiven Effektes von Nickel, soll die Möglichkeit einer Kopplung dieses Potentials mit demjenigen von Silizium und Yttrium überprüft werden. Das übergeordnete Ziel des Forschungsprojektes ist die Ermittlung der Legierungszusammensetzung auf Basis von Co-Re-Cr-Ni-Si-Y, die die Anforderungen an Gefügestabilität, Oxidationsbeständigkeit und Hochtemperaturfestigkeit optimal erfüllt.