Sonderforschungsbereich – Gasturbinenwerkstoffe der Zukunft

Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert den Sonderforschungsbereich/Transregio 103 für weitere vier Jahre. Ab 1. Januar 2016 fließen rund 10 Millionen Euro in das Projekt, dessen Sprecher Prof. Dr. Gunther Eggeler von der Ruhr-Universität Bochum ist. Die Materialwissenschaftler arbeiten an neuen hochleistungsfähigen Werkstoffen für Gasturbinen.

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 Kobalt. 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 konnte entscheidend dazu beigetragen werden, die elementaren Prozesse bei der Herstellung und beim Einsatz von Werkstoffen zu verstehen, so Prof. Gunther Eggeler vom Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaft.

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.

Das Ziel ist es, den Wirkungsgrad von Gasturbinen zu steigern und sie gleichzeitig nachhaltiger zu machen. 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.

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

http://www.ruhr-uni-bochum.de