CD-Labor for Grenzflächen-Ausscheidungs-Engineering

Dieses CD-Labor befasst sich mit der Vorhersage der Eigenschaften innovativer Stähle und Aluminiumlegierungen auf Basis von Schlüsselexperimenten, hochauflösenden Charakterisierungstechniken und Computermodellen der Dynamik ihrer Mikrostruktur.

Stähle und Aluminiumlegierungen zeichnen sich dadurch aus, dass sie aus mehreren chemischen Elementen zusammengesetzt sind. Bei Stählen bildet Eisen die Grundlage, bei Aluminiumlegierungen ist es Aluminium. Durch den Zusatz anderer Metalle und chemischer Elemente können die Eigenschaften verändert und gezielt gesteuert werden. Diese Materialeigenschaften werden zu einem großen Teil von ihrer Mikrostruktur bestimmt, d.h. von der Korngröße der sich bei der Aushärtung bildenden Kristalle, ihrer Orientierung, ihrer Durchmischung mit Körnern andere Elemente, und vielen anderen Parametern. Um die Eigenschaften solcher Legierungen vorhersagen zu können, interessieren sich die Forscher vor allem für die Vorgänge an den Grenzflächen zwischen den Kristallen. Dies ist besonders dadurch möglich geworden, dass sich die Auflösung der Charakterisierungstechniken in den letzten Jahren massiv verbessert hat und die Rechenleistung der Computer mittlerweile ausreicht, um auch große Datenmengen bewältigen zu können. Dadurch können die experimentelle Charakterisierung, die physikalisch basierte Modellierung und die Simulation technologischer Materialentwicklungen zusammengeführt werden. Dadurch wird ein Verständnis grenzflächen-determinierter Mechanismen der Mikrostrukturentwicklung und somit die Kontrolle der Materialeigenschaften von Stählen und Aluminiumlegierungen möglich. So können auch hochkomplexe Materialien, die aus mehreren Komponenten und sogar mehreren Phasen (Aggregatzuständen) bestehen, simuliert werden.

Auf lange Sicht wird das erzielte vertiefte Verständnis der Physik der Mikrostrukturentwicklung die hocheffiziente Optimierung der Materialentwicklung unterstützen. Weiters wird durch die geringere Anzahl notwendiger Experimente von der innovativen Design-Idee bis zu deren Realisierung ein verbessertes Zeit- und Kostenmanagement erzielt werden.