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Promotionsstelle: Komponentenentwicklung für faserverstärkte Wolfram-Verbundmaterialien auf Basis der chemischen Gasphasenabscheidung

Ausschreibendes Institut: IEK-4 - Plasmaphysik
Kennziffer: D144/2017, Ingenieurwesen, Materialwissenschaften

Das Institut für Energie- und Klimaforschung – Plasmaphysik (IEK-4) forscht im Bereich Kernfusion, um eine saubere, sichere und verlässliche Energiequelle für die zukünftigen Generationen zu entwickeln. Schwerpunkte des Institutes sind die Untersuchung der Plasma-Wand-Wechselwirkung, die Materialforschung für Wandmaterialen von Fusionskraftwerken, sowie Beteiligungen an den Großprojekten JET, ITER und W7-X.

Für unser Institut suchen wir zum nächstmöglichen Termin eine/n Doktoranden/in (Ingenieur-, Materialwissenschaften).

Das Projekt / Ihre Aufgaben:
Für die Realisierung eines Fusionskraftwerkes ist die Entwicklung geeigneter Werkstoffe für die höchstbelasteten Regionen des Reaktors essentiell.. Diese Bereiche sind durch intensive Teilchenflüsse (u.a. Wasserstoff, Helium, Neutronen) sowie hohen Wärmelasten extrem beansprucht. Wolfram ist aufgrund seiner einzigartigen Kombination von Eigenschaften ein vielversprechender Kandidat, u.a. besitzt es den höchsten Schmelzpunkt aller Metalle und einen hohen Widerstand gegen Materialerosion. Wolfram ist jedoch ein intrinsisch sprödes Material, das durch die Einsatzbedingungen zusätzlicher Versprödung unterworfen ist. Ein wolframfaserverstärkter Wolfram-Verbundwerkstoff (Wf/W) mit extrinsischen zähigkeitssteigernden Mechanismen könnte hier Abhilfe schaffen. Die besonderen Eigenschaften von Wolfram machen die Umsetzung jedoch zu einer herausfordernden Aufgabe. In enger Zusammenarbeit zwischen dem FZJ und dem Max-Planck-Institut für Plasmaphysik (IPP) in Garching wird dieser neue Verbundwerkstoff erforscht. Dabei soll nach dem Nachweis, dass die Idee prinzipiell funktioniert, die technologische Umsetzung erreicht werden. Der hohe Schmelzpunkt und die hohe Warmfestigkeit erfordern aufwändige Methoden für die Synthese des Verbundwerkstoffes. Eine der vielversprechendsten Herstellungsmethoden ist hierbei die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) einer Wolframmatrix auf einem Faserkörper aus beschichtetem Wolframdraht.

Ziel der Arbeit ist es, die Entwicklung von Bauteilen voran zu treiben und diese unter fusionsrelevanten Bedingungen zu testen. Dafür soll das CVD-Herstellungsverfahren vor allem im Hinblick auf die Faservorform und die Grenzfläche sowie auf die technologische Weiterentwicklung der Matrixherstellung untersucht werden. Diese Entwicklung soll dabei in enger Zusammenarbeit mit existierenden Arbeiten durchgeführt werden, welcher die Fragestellungen zur Entwicklung bzw. Weiterentwicklung dieses Herstellungsverfahrens vor allem im Hinblick auf die chemischen Abscheideprozesse betreibt.

Es sollen erste Bauteile mit einem neu entwickelten semi-industriellen Verfahren aus Wf/W hergestellt werden und der Produktionsprozess im Hinblick auf große Komponenten ausgebaut werden. Für die Arbeiten stehen am Institut eine Anlage zur chemischen Abscheidung von Wolfram privilegiert zur Verfügung sowie zahlreiche Materialcharakterisierungsmethoden (u.a. Elektronenmikroskopie, FIB (kombiniertes Ionenstrahl- und Elektronenmikroskop), mechanische Testverfahren, Metallografie, umfangreiche Oberflächenanalytik). Die Arbeiten werden zusammen mit dem IPP Garching durchgeführt und betreut.

Ihr Profil:
Sie haben einen Master in Ingenieurwesen oder Materialwissenschaften. Erfahrungen im Bereich der chemischen Gasphasenabscheidung sind von Vorteil. Ein solider Hintergrund in den Werkstoffwissenschaften, beginnend bei Herstellungsmethodik bis hin zu Charakterisierungstechniken und Modellierung rundet ihr Profil ab.

Unser Angebot:

  • Die Stelle ist ab sofort und auf 3 Jahre befristet zu besetzen
  • Vergütung und Sozialleistungen nach dem Tarifvertrag des öffentlichen Dienstes (TVöD-Bund)

Das Forschungszentrum Jülich möchte mehr Mitarbeiterinnen beschäftigen. Wir sind daher an der Bewerbung von Frauen besonders interessiert. Bewerbungen schwerbehinderter Menschen sind uns willkommen.

Bitte richten sie ihre Fragen und Bewerbung an:
Dr. Jan W. Coenen
Forschungszentrum Jülich GmbH
Institut für Energie- und Klimaforschung – Plasmaphysik (IEK-4)
52425 Jülich

Email: j.w.coenen@fz-juelich.de
Telefon: +49 2461 615536


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