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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Modellierung von Funktionsmaterialien

Der Energieverbrauch steigt jedes Jahr. Selbst wenn in Europa der Energieverbrauch nicht steigen sollte oder eventuell sogar zurückgeht, wird durch die Entwicklung andere Länder der Energieverbrauch bis 2050 um einen Faktor 3 steigen – und das bei gleichzeitig schwindenden Ressourcen. Auf der einen Seite wird daher in nachhaltige Energiebereitstellung mittels Solarzellen und Windparks investiert, auf der anderen kann der Wirkungsgrad bestehender Kohlekraftwerke noch gesteigert werden. Derzeit arbeiten Kraftwerke bei 530 °C / 150 bar bzw. 600 °C / 280 bar. Die verwendeten Materialien müssen diesen Bedingungen natürlich standhalten. Eine weitere Verbesserung der Materialien ist daher wünschenswert.

Unser aktuelles Forschungsthema beruht auf der Entwicklung des Stahls Crofer 22 H gemeinsam mit Thyssen Krupp. Die guten Eigenschaften dieses Materials liegen in der Ausscheidung von Lavesphasen in der Matrix aus den Legierungszusätzen von Crofer 22 H. Dadurch wird eine Erhöhung der Kriechfestigkeit und der Korrosionsbeständigkeit erreicht.

Eine notwendige Weiterentwicklung dieses Materials ist aber ohne Kenntnis der Thermodynamik nicht möglich. Im aktuellen Projekt liegt der Schwerpunkt auf der Bestimmung der fehlenden thermodynamischen Daten von Lavesphasen. Dies geschieht unter anderem auch mit Hilfe von ab initio Simulationen.

NbCr2 -LavesphaseNbCr2 -Lavesphase

NbFe2 -LavesphaseNbFe2 -Lavesphase



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