Forschungsdatenbank

Herstellung und Anwendung metallischer Konstruktionswerkstoffe sind die Schwerpunkte des im Jahre 2009 auf Initiative des Antragstellers Prof. Krupp neu gegründeten Laborbereichs Materialdesign und Werkstoffzuverlässigkeit. Unter der Leitung des Antragstellers wurde der Laborbereich zwischenzeitlich zu einer der drittmittelstärksten Einrichtungen der Hochschule ausgebaut. Der Bereich verfügt über ein

umfangreiches Werkstoffprüfungslabor, eine moderne Metallographie, einschl. hoch auflösender analytischer Rasterelektronenmikro-skopie, sowie ein Gieß- und Schweißtechniklabor. 15 Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter stellen neben einem anspruchsvollen Lehrprogramm eine effiziente Forschungs- und Transferleistung des Laborbereichs sicher.

Neben den weiter unten skizzierten langfristigen Forschungsprojekten handelt es sich dabei um Aufträge zur Entwicklung neuer Werkstoffe, Wärmebehandlungs- und Fügeverfahren für Industrieunternehmen, darunter die Siemens AG, die Robert Bosch GmbH, die Voestalpine BWG oder die Georgsmarienhütte Stahl GmbH in unmittelbarer Nähe. Unter dem Dach verschiedener Fachgesellschaften, wie dem VDI oder der DGM, organisiert der Laborbereich regelmäßige Arbeitskreissitzungen und wissenschaftliche Symposien. Als Partner der Schweißtechnischen Lehr- und Versuchsanstalt (SLV) Hannover bietet er im Rahmen seiner Lehrveranstaltungen denersten Teil der Ausbildung zum Schweißfachingenieur an. Ferner gestaltet der Laborbereich aktiv internationale Zusammenarbeit: Regelmäßig beteiligen sich Studierende und Wissenschaftler aus allen Teilen der Erde an den Forschungsprojekten des Antragstellers. Aktuell bestehen enge Partnerschaften mit der Universidad de Rosario, Argentinien, und der Universida de Seville, Spanien, über Austauschprogramme des DAAD und der IAESTE sowie ein Alexander von Humboldt-Forschungsstipendium. Durch englischsprachige Lehrveranstaltungen im Master-Bereich bemüht sich der Antragsteller um die weitere Etablierung des internationalen Austauschs. Forschungsschwerpunkte des Laborbereichs Materialdesign und Werkstoffzuverlässigkeit sind die Identifikation von Schädigungsmechanismen und deren Korrelation mit der Mikrostruktur metallischer Werkstoffe und Fügeverbindungen. Zielsetzung ist dabei die Ableitung mechanismenorientierter Modellierungskonzepte, die zum einen für die Lebensdauervorhersage komplex beanspruchter Bauteile, aber auch für die gezielte Werkstoffoptimierung, z.B. durch Wärmebehandlungen, eingesetzt werden können. Grundlage solcher Konzepte sind die Ergebnisse mechanischer Versuche und Korrosionstests unter definierten Bedingungen auch bei hohen Temperaturen an ausgewählten Werkstoffgruppen. Die daraus resultierenden Daten werden mit den entsprechenden mikrostrukturellen Veränderungen in Zusammenhang gebracht. So kann beispielsweise das nur schwer vorhersagbare oszillierende Wachstum kurzer Ermüdungsrisse auf die mikrostrukturelle Anordnung von Korn- und Phasengrenzen zurückgeführt werden oder die Ausscheidungstiefe innerer Korrosionsprodukte auf die chemische Zusammensetzung des Substrats. Die Korrelation der Schädigungsmechanismen mit charakteristischen Kennwerten der Werkstoffmikrostruktur, wie Korngröße, Kornorientierung, kritische Spannungen, Diffusionskoeffizienten, Löslichkeiten etc., ermöglichte in der Vergangenheit die Entwicklung leistungsstarker Simulationsprogramme sowohl für Hochtemperaturkorrosionsprozesse als auch für die Ermüdungsrissausbreitung, die in der Fachwelt auf große Resonanz stießen. Die Forschungsarbeiten des Antragstellers decken dabei einige der wichtigsten metallischen Konstruktionswerkstoffe ab:

Aluminiumgusswerkstoffe im Fügeverbund mit Aluminiumknetlegierungen, Titanlegierungen als biokompatible, zellulare Implantatkörper und im Flugzeugbau, Duplexstähle, bainitische Stähle, ein- und polykristalline Nickelbasis-Superlegierungen, sowie pulvermetallurgisch hergestellte Aluminium-FeZn-Spinell-Kompositwerkstoffe als Materialneuentwicklung