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Werkstoff-Forschung

Was macht Eisen bei hohen Temperaturen stabil?

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Grundlage für das Design neuer Hochtemperatur-Stähle

Die neuen Einblicke in die Wechselwirkungen und die thermodynamische Stabilität von Eisen bilden eine Grundlage für die systematische Weiterentwicklung und das Design neuer Hochtemperatur-Stähle.

„Die Tatsache, dass wir nun in der Lage sind, die fundamentalen Mechanismen zu entschlüsseln, die für das für die Stahlentwicklung so wichtige thermodynamische Phasendiagram von Eisen verantwortlich sind, ist der systematischen Entwicklung neuer computergestützter Methoden von Fritz, Tilmann und Blazej (Anm. der Red.: Gemeint sind Fritz Körmann, Tilmann Hickel und Blazej Grabowski, allesamt Wissenschaftler in der Abteilung ‚Computergestütztes Materialdesign‘ am MPIE und Autoren der Originalveröffentlichung) in den letzten Jahren zu verdanken“, sagt Jörg Neugebauer, Direktor am Max-Planck-Institut für Eisenforschung.

„Nur durch die Kombination verschiedener wissenschaftlicher Ansätze zum Beispiel aus der Quantenmechanik, der statistischen Mechanik und der Thermodynamik, und durch den Einsatz leistungsstarker Supercomputer wurde es möglich, die komplexen und bisher nicht verstandenen dynamischen Phänomene in einem der technologisch bedeutsamsten strukturellen Materialen zu verstehen.“

Im Fokus der Wissenschaftler sind momentan Eisen-Mangan-Stähle, z.B. TRIP-Stähle (TRIP steht für Transformation Induced Plasticity), welche sich durch ihre hohe Festigkeit bei gleichzeitig guter Verformbarkeit auszeichnen. Dafür werden die theoretischen Konzepte am MPIE jetzt derart verallgemeinert, dass Materialien mit verschiedensten Legierungskomponenten behandelt werden können. Denn ähnlich wie ein Orchester nicht nur aus Geigen und Trompeten besteht, lebt auch ein Stahl vom Zusammenspiel verschiedenster Elemente. Es steckt also noch viel Musik in diesem Material.

Originalveröffentlichung: F. Körmann, B. Grabowski, B. Dutta, T. Hickel, L. Mauger, B. Fultz, and J. Neugebauer „Temperature dependent magnon-phonon coupling in bcc Fe from theory and experiment,“ Phys. Rev. Lett. 113, 165503 (2014).

* F. Körmann und T- Hickel sind Wissenschaftler, Y.A. Salem ist Referentin für Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE).

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