Untersuchung und Optimierung der Randzoneneigenschaften bei der elektrochemischen Metallbearbeitung von Eisen-Aluminiden zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.07.2019 bis 30.11.2019
Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Technologie der Fertigungsverfahren, Abtragende Fertigungsverfahren
Fördergeber:
RWTH Aachen Seed Fund
Status:
Abgeschlossen

Forschungspartner

  • Lehrstuhl für Korrosion und Korrosionsschutz (KKS)

Kontakt

Name

Tim Herrig

Oberingenieur

Telephone

work Phone
+49 241 80 28008

E-Mail

 

Laut aktuellen Prognosen der International Air Transport Association (IATA) wird das jährliche Passagieraufkommen der zivilen Luftfahrt bis 2036 auf 7,8 Milliarden ansteigen und sich damit - zum Stand heute - fast verdoppeln. Steigende globale Forderungen nach Umweltschutz und Ressourceneffizienz sehen eine starke ökologische und ökonomische Verbesserung der Triebwerke vor. So soll laut dem Flightpath 2050 der EU-Kommission eine Reduktion der umweltschädlichen Stickoxide um 90 % und von Kohlenstoffdioxid um 75 % erfolgen. Dies stellt die Luftfahrt- und vor allem die Triebwerkindustrie vor große Herausforderungen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, muss der Wirkungsgrad durch eine Erhöhung der Verbrennungstemperatur verbessert werden. Dies ist allerdings nur durch stetige Weiterentwicklung der zu verwendenden Materialen möglich.

Eisenaluminide stellen im Triebwerksbau eine derzeit an Attraktivität stark zunehmende Alternative zu bislang etablierten Werkstoffen dar. Sie sind charakterisiert durch geringe Kosten, eine geringe Dichte, gute Verschleißfestigkeit, einfache Urformung sowie exzellente Korrosionsbeständigkeit. Eisenaluminide konnten in der Vergangenheit kein wirtschaftliches Interesse wecken, da sie keine ausreichende Zugfestigkeit bei hohen Temperaturen aufweisen konnten, jedoch wurde dieses Problem durch neue Legierungskonzepte gelöst. Beispielsweise konnte durch die Ausscheidung von fein verteilten Boriden an den Korngrenzen anstelle von Karbiden die Duktilität verbessert und die Vergröberung der Fe-Al-Matrix bei hohen Temperaturen verhindert werden.

Da Eisenaluminide im Vergleich zu Titanaluminiden kostengünstige und nicht strategische Bestandteile aufweisen und nur geringe Mengen an zusätzlichen Legierungselementen erfordern, ist der Werkstoff vergleichsweise kostengünstig. Zur Prognose der Einsatzlebensdauer von Eisenaluminiden sollen daher in diesem Projekt erstmalig zum einen die elektrochemische Bearbeitbarkeit eben dieser als wichtiges Fertigungsverfahren von Triebwerksschaufeln zur Herstellung verschiedener Oberflächengüten untersucht werden. Zum anderen soll im Folgenden das Oxidationsverhalten der zuvor bearbeiteten Bauteile untersucht werden, um einen Zusammenhang zwischen der Oberfläche und der Korrosionsbeständigkeit zu identifizieren. Im Fokus der Auswertungen stehen die Veränderungen der Randzone mit Hinblick auf das Gefüge sowie die Oberflächenrauheit.