Das Projekt "IP Werkzeugstahl - Alternative Legierungskonzepte für Werkzeugstähle: Substitution von sonderkarbidbildenden Elementen durch intermetallische Phasen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von RWTH Aachen University, Institut für Eisenhüttenkunde - IEHK durchgeführt. Das Ziel dieses Vorhabens ist die Entwicklung neuer Werkzeugstähle, die ihre spezifischen Eigenschaften mit Hilfe ausgewählter intermetallischer Phasen, auf Basis nichtkritischer Elemente erhalten, um den Einsatz von seltenen und z.T. nur schwer zugänglichen Rohstoffen zu reduzieren. Werkzeugstähle weisen ein spezifisches Eigenschaftsprofil auf, welches sich durch eine hohe Härte, Warmfestigkeit und Verschleißbeständigkeit beschreiben lässt. Derzeit werden diese Eigenschaften mit Hilfe von karbidbildenden Legierungselementen wie Chrom, Molybdän, Wolfram, Vanadium und Niob sowie durch die Verwendung des Elementes Kobalt eingestellt. Studien belegen, dass die meisten der genannten Elemente zu den kritischen Rohstoffen gehören, deren Verfügbarkeit mittel bis langfristig für Europa nicht gesichert ist. In früheren Untersuchungen wurde gezeigt, dass neben diesem klassischen Ansatz der Härtesteigerung ebenfalls die Möglichkeit besteht, intermetallische Ausscheidungen zur Festigkeitssteigerung zu nutzen. Ende der 70er und 80er Jahre wurden unter dem Oberbegriff der Maraging-Stähle bereits neue Werkstoffe bis zur industriellen Einsetzbarkeit entwickelt, die ihre Eigenschaften durch die Ausscheidung intermetallischer Phasen erlangen, jedoch ebenfalls hohe Gehalte an Molybdän und Kobalt enthalten. Die Schwerpunkte der erforderlichen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sind im Rahmen des Verbundprojekts wie folgt unterteilt: - Die Herstellung von Laborschmelzen sowie die Charakterisierung der erzeugten Werkstoffe werden am Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH-Aachen durchgeführt. - Die Deutsche Edelstahlwerke GmbH übernimmt die Umsetzung ausgewählter Legierungskonzepte in die industrielle Praxis, - Im Institut für Umformtechnik der FH-Südwestfalen Iserlohn werden neben unterstützenden Prüfaufgaben im Wesentlichen Verschleißuntersuchungen, sowohl an Versuchswerkstoffen, als auch an eingesetzten Werkzeugen durchgeführt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Hitzeschilde und Laufschaufeln" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Siemens AG durchgeführt. Der Wirkungsgrad von Gasturbinen wird durch die Werkstofftemperaturen heissgasfuehrender Bauteile begrenzt; intermetallische Phasen, (IP)-Werkstoffe auf Basis NiAl-Cr und NiAl-TaCr lassen eine betraechtliche Einsatztemperatur-Erhoehung moeglich erscheinen. Folgende Teilarbeitsschritte werden durchgefuehrt: Erstellung von Eigenschaftsprofilen der von den Verbundpartnern dargestellten IP-Legierungen (mechanische und physische Eigenschaften, Zeitstand-, Warmfestigkeitsbestimmungen, hierzu begleitend Metallographie, Mikroanalyse- Eigenspannungsmessungen und Machbarkeitsstudien: Darstellung von Hitzeschilden (Einzelkomponenten des Innengehaeuses stationaerer Gasturbinen) aus den ausgesuchten Legierungssytemen; nachfolgend (Meilenstein) von Leitschaufeln- Testlauf der Komponenten in Gasturbinen (Prueffeld, Kraftwerk). Schluesselwoerter: Energiewandlung, Gasturbinenbau; intermetallische Phasen NiAl-TaCr, NiAl-Cr, Schmelz-/Pulvermetallurgie, Treibstoffeinsparung, Luftreinhaltung.