Rohstoffeffizienz durch robuste Werkstoffverbunde
Mitte Januar ist an der TU Clausthal die Kick-off-Veranstaltung für ein neues DFG-Projekt erfolgt. Beteiligt sind die Metallurgie-Abteilungen Gießereitechnik und Festkörperkinetik sowie das Simulationswissenschaftliche Zentrum Clausthal-Göttingen.
Das Gemeinschaftsprojekt der Clausthaler Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler wird in den kommenden drei Jahren von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) im Umfang von annähernd einer Million Euro finanziert. Im Mittelpunkt des grundlagenorientierten Forschungsvorhabens stehen Grenzflächenreaktionen bei der Herstellung von innovativen Verbundgusswerkstoffen. Der genaue Name des Projektes lautet: „Grenzflächenreaktion und Diffusionskinetik an der fest-flüssig Phasengrenze von Verbundgusspartnern im System Al-Cu-Zn: Experimente und Mehrskalensimulationen“.
Wettbewerbsfähige Produkte erfordern heute eine stete, möglichst ressourcenschonende Weiterentwicklung von Materialien und Werkstoffen. Die Möglichkeit, Materialien mit unterschiedlichen mechanischen, chemischen und physikalischen Eigenschaften in einem Bauteil zu kombinieren, führt zur Entwicklung von Hybridbauteilen mit verbesserten Eigenschaften. Dabei ist das Verbundgussverfahren eine effiziente Methode, um solche Bauteile herzustellen. Die Bildung intermetallischer Phasen ist hier ein wesentlicher Einflussfaktor für die Stabilität und Robustheit des endgültigen Bauteils. Deshalb ist das Verständnis und die Kontrolle der Bildung und des Wachstums dieser intermetallischen Verbindungen der Schlüsselfaktor, um die Verbundfestigkeit neu entwickelter Hybridbauteile zu optimieren.
Ziel des Projekts ist die Erstellung eines sequentiellen Mehrskalenmodells zur Vorhersage des Wachstums intermetallischer Phasen zwischen Aluminium und Messing beim Verbundguss. Dies bietet die Möglichkeit, geeignete Prozessparameter für eine feste Verbindung in Verbundguss- oder Schweißprozessen zu bestimmen und so das Erzeugen von Hybridbauteilen nachhaltig zu verbessern. Anwendung finden könnten solche Hochleistungshybride beispielsweise im Elektronikbereich, der Medizintechnik, im Schiffbau, in der Off-Shore-Technik sowie im Chemieanlagenbau.
Beteiligt an dem materialwissenschaftlichen Projekt sind Professorin Babette Tonn, Leiterin der Abteilung Gießereitechnik (Institut für Metallurgie), Professor Harald Schmidt, Leiter der Abteilung Festkörperkinetik (Institut für Metallurgie und Clausthaler Zentrum für Materialtechnik), sowie Juniorprofessorin Nina Merkert, Vorstandsvorsitzende des Simulationswissenschaftlichen Zentrums Clausthal-Göttingen (SWZ). Innerhalb der TU Clausthal ist das neue DFG-Projekt dem Forschungsfeld „Neuartige Materialien und Prozesse für wettbewerbsfähige Produkte“ zuzuordnen.
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