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Institut für Energie- und Klimaforschung

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Werkstoffentwicklung und effiziente Energiewandlung

Lampenofen für thermomechanische Belastung

Thermische und thermomechanische Belastungen

In modernen Energiewandlungssystemen wie Gasturbinen, Hochtemperatur-Brennstoffzellen und Dampfkraftwerken be- grenzen die maximalen Einsatztemperaturen die möglichen Prozessparameter und damit den Wirkungsgrad. Die experimentelle Analyse und die Modellierung des Verhaltens anwendungsrelevanter Werkstoffe und Schichtsysteme bei derartigen Belastungen sind Voraussetzung für eine weitere Wirkungsgradsteigerung.

Werkstoffmechanik

Thermozyklierung von Wärmedämmschichten

Korrosive Gase und Beläge

Bei Verbrennungsmaschinen treten oxidierende und korrosive Atmosphären auf, die zu Werkstoffschädigung und –versagen führen.

Hochtemperaturkorrosion und -korrosionsschutz

Partikelerosion eines wolframbeschichteten CFC Substrats unter transienten thermischen Belastungen

Werkstoffe unter extremen thermischen Belastungen

In zukünftigen Fusionsanlagen treten sehr hohe Temperaturen unter transienten und stationären Bedingungen auf (> 2000 °C). Die speziellen Versuchseinrichtungen erlauben die Untersuchung der Werkstoffe unter diesen extremen Belastungen.

Hochtemperatur-Werkstoffverbunde

Heiße Knudsenzelle

Konstitutionsforschung und Modellierung

Werkstoffe verändern ihr Gefüge und ihre Struktur bei hohen Temperaturen und damit ihre Eigenschaften. Die Vorhersage der Struktur und Gefügeeigenschaften nach langen Betriebszeiten steht im Vordergrund der Forschungs- aktivitäten.

Thermochemie

Werkstoffchemie

Mikrostruktur

Werkstoffanalytik

Metallographie, Röntgenbeugung sowie Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie ermöglichen die Untersuchung des Gefügeaufbaus und von Gefüge- veränderungen vom cm-Bereich bis in den Picometer-Bereich.

Analytische Elektronenmikroskopie.

Mikro- und Nanostrukturcharakterisierung

Modellierung mit der Methode der Finiten Elemente

Lebensdauermodellierung

Modellbildung und Simulationsmethoden ermöglichen die Entwicklung von Schädigungsmodellen und die Erstellung von Lebendauermodellen, die für die Komponenten- auslegung von Bedeutung sind.

Werkstoffmechanik

Orientierung in der Helmholtzgemeinschaft

Kooperation innerhalb der Helmholtzprogrammatik in dem Programm Rationelle Energieumwandlung und –nutzung (REUN) in den Topics Kraftwerkstechnik und Brennstoffzellen sowie im Programm Fusion (Topic ITER).


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