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Entwicklung von Hochleistungslegierungen

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Entwicklung von Hochleistungslegierungen


Die Entwicklung von Hochleistungslegierungen verbindet in enger Zusammenarbeit mit der Arbeitsgruppe "Numererische Simulation" thermodynamische Rechnungen mit dem experimentellen Ansatz. Die Aktivitäten der Gruppe für Hochleistungslegierungen konzentrieren sich derzeit auf folgende Systeme:
  • Ni-Basis Superlegierungen
  • Eisenaluminide und ferritische Superlegierungen
  • Titanaluminide
  • Multi-Principle-Element Alloys
  • Hochentropielegierungen
  • Formgedächtnislegierungen

Ansprechpartner:

    • Dr.-Ing. Christopher Zenk
Erschmelzen einer Versuchslegierung im Lichtbogenofen
(Vergrößern)
Wärmebehandlung von Versuchslegierungen
(Vergrößern)
Legierungsoptimierung mit Berücksichtigung der Sensitivität aufgrund von Konzentrationsabweichungen
(Vergrößern)
Mikrostruktur einer Eisenbasislegierung mit hierarchischer Ausscheidungsstruktur
(Vergrößern)
Mikrostruktur der Nickelbasislegierung ASTRA-1 nach Auslagerung
(Vergrößern)
Erschmelzen einer Versuchslegierung im Lichtbogenofen
Wärmebehandlung von Versuchslegierungen
Legierungsoptimierung mit Berücksichtigung der Sensitivität aufgrund von Konzentrationsabweichungen
Mikrostruktur einer Eisenbasislegierung mit hierarchischer Ausscheidungsstruktur
Mikrostruktur der Nickelbasislegierung ASTRA-1 nach Auslagerung

Publikationen:


  • Feng L., Shi R., Zenk C., Mills MJ., Wang Y.:
    Phase field modeling of shearing processes of a dual-lobed γ″|γ′|γ″ coprecipitate
    In: Acta Materialia 246 (2023), Art.Nr.: 118693
    ISSN: 1359-6454
    DOI: 10.1016/j.actamat.2023.118693
  • Morales LA., Bezold A., Förner A., Holz H., Merle B., Neumeier S., Körner C., Zenk C.:
    Influence of Cu Addition and Microstructural Configuration on the Creep Resistance and Mechanical Properties of an Fe-Based alpha/alpha '/alpha '' Superalloy
    In: Advanced Engineering Materials (2023)
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.202201652
  • Hagen S., Haußmann L., Wahlmann B., Gebhardt F., Abu-Khousa B., Weiser M., Neumeier S., Zenk C., Virtanen S.:
    Influence of the W and Ta content on the High-Temperature Oxidation Resistance of Multinary Co/Ni-Based Superalloys at 1050 °C and 1150 °C
    In: High Temperature Corrosion of Materials (2023)
    ISSN: 2731-8397
    DOI: 10.1007/s11085-023-10183-1
  • Luo N., Huber F., Ciftci N., Wahl L., Bezold A., Neumeier S., Uhlenwinkel V., Travitzky N., Schmidt M., Zenk C., Körner C.:
    Laser powder bed fusion of FeCoBSiNb-Cu bulk metallic glass composites: Processing, microstructure and mechanical properties
    In: Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing 849 (2022), Art.Nr.: 143405
    ISSN: 0921-5093
    DOI: 10.1016/j.msea.2022.143405
  • Morales Victoria L., Luo N., Li K., Zenk C., Körner C.:
    On stabilizing an α/α′/α″ microstructure in ferritic superalloys
    In: Journal of Alloys and Compounds 911 (2022), Art.Nr.: 164996
    ISSN: 0925-8388
    DOI: 10.1016/j.jallcom.2022.164996
  • Luo N., Galgon F., Krauß S., Morales LA., Merle B., Zenk C., Körner C.:
    Microstructural evolution and mechanical properties in Zr–Cu–Al–Nb bulk metallic glass composites prepared by laser metal deposition
    In: Intermetallics 140 (2022), Art.Nr.: 107393
    ISSN: 0966-9795
    DOI: 10.1016/j.intermet.2021.107393
  • Luo N.:
    Laser-based additive manufacturing of bulk metallic glass-forming alloys: Processing, microstructure and properties (Dissertation, 2022)
  • Gaag T., Ritter N., Peters A., Volz N., Gruber D., Neumeier S., Zenk C., Körner C.:
    Improving the Effectiveness of the Solid-Solution-Strengthening Elements Mo, Re, Ru and W in Single-Crystalline Nickel-Based Superalloys
    In: Metals 11 (2021), Art.Nr.: 1707
    ISSN: 2075-4701
    DOI: 10.3390/met11111707
  • Ritter N.:
    Bedeutung der Mischkristallhärter für die Kriechbeständigkeit Re-freier Nickelbasis-Einkristall-Legierungen (Dissertation, 2021)
  • Luo N., Scheitler CJ., Ciftci N., Galgon F., Fu Z., Uhlenwinkel V., Schmidt M., Körner C.:
    Preparation of Fe-Co-B-Si-Nb bulk metallic glasses by laser powder bed fusion: Microstructure and properties
    In: Materials Characterization 162 (2020), Art.Nr.: 110206
    ISSN: 1044-5803
    DOI: 10.1016/j.matchar.2020.110206
  • Zenk C., Volz N., Zenk C., Felfer P., Neumeier S.:
    Impact of the Co/Ni-Ratio on Microstructure, Thermophysical Properties and Creep Performance of Multi-Component γ′-Strengthened Superalloys
    In: Crystals 10 (2020), S. 1058
    ISSN: 2073-4352
    DOI: 10.3390/cryst10111058
  • Horst OM., Ibrahimkhel S., Streitberger J., Wochmjakow N., Git P., Scholz F., Thome P., Singer R., Körner C., Frenzel J.,  Eggeler G.:
    On the Influence of Alloy Composition on Creep Behavior of Ni-Based Single-Crystal Superalloys (SXs)
    14th International Symposium on Superalloys, Superalloys 2021 (Seven Springs, PA, 12. September 2021 - 16. September 2021)
    In: Sammy Tin, Mark Hardy, Justin Clews, Jonathan Cormier, Qiang Feng, John Marcin, Chris O'Brien, Akane Suzuki (Hrsg.): Minerals, Metals and Materials Series 2020
    DOI: 10.1007/978-3-030-51834-9_6
  • Müller A., Sprenger M., Ritter N., Rettig R., Markl M., Körner C., Singer R.:
    MultOpt++: a fast regression-based model for the constraint violation fraction due to composition uncertainties
    In: Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering 27 (2019)
    ISSN: 0965-0393
    DOI: 10.1088/1361-651X/aaf01e
  • Müller A., Roslyakova I., Sprenger M., Git P., Rettig R., Markl M., Körner C., Singer R.:
    MultOpt++: a fast regression-based model for the development of compositions with high robustness against scatter of element concentrations
    In: Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering 27 (2019)
    ISSN: 0965-0393
    DOI: 10.1088/1361-651X/aaf0b8
  • Ritter N., Sowa R., Schauer JC., Gruber D., Göhler T., Rettig R., Körner C., Singer R.:
    Effects of Solid Solution Strengthening Elements Mo, Re, Ru, and W on Transition Temperatures in Nickel-Based Superalloys with High γ′-Volume Fraction: Comparison of Experiment and CALPHAD Calculations
    In: Metallurgical and Materials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science (2018)
    ISSN: 1073-5623
    DOI: 10.1007/s11661-018-4730-0
  • Ritter N., Schesler E., Müller A., Rettig R., Körner C., Singer R.:
    On the Influence of Ta and Ti on Heat-Treatability and γ/γ'-Partitioning of High W Containing Re-Free Nickel-Based Superalloys
    In: Advanced Engineering Materials (2017)
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.201700150
  • Pröbstle M., Neumeier S., Feldner P., Rettig R., Helmer H., Singer R., Göken M.:
    Improved creep strength of nickel-base superalloys by optimized γ/γ′ partitioning behavior of solid solution strengthening elements
    In: Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing 676 (2016), S. 411-420
    ISSN: 0921-5093
    DOI: 10.1016/j.msea.2016.08.121
  • Grodzki J., Hartmann N., Rettig R., Affeldt E., Singer R.:
    Effect of B, Zr, and C on Hot Tearing of a Directionally Solidified Nickel-Based Superalloy
    In: Metallurgical and Materials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science 47 (2016), S. 2914-2926
    ISSN: 1073-5623
    DOI: 10.1007/s11661-016-3416-8
  • Goehler T., Schwalbe C., Svoboda J., Affeldt E., Singer R.:
    Discussing the effect of gamma prime coarsening on high temperature low stress creep deformation with respect to the role of refractory elements
    13th International Symposium on Superalloys, SUPERALLOYS 2016 (Seven Springs, 11. September 2016 - 15. September 2016)
    In: M. Hardy, E. Huron, U. Glatzel, B. Griffin, B. Lewis, C. Rae, V. Seetharaman, S. Tin (Hrsg.): Superalloys 2016: Proceedings of the 13th Intenational Symposium of Superalloys 2016
    DOI: 10.1002/9781119075646.ch70
  • Rettig R., Matuszewski K., Müller A., Helmer H., Ritter N., Singer R.:
    Development of a low-density rhenium-free single crystal nickel-based superalloy by application of numerical multi-criteria optimization using thermodynamic calculations
    13th International Symposium on Superalloys, SUPERALLOYS 2016 (Seven Springs, 11. September 2016 - 15. September 2016)
    In: M. Hardy, E. Huron, U. Glatzel, B. Griffin, B. Lewis, C. Rae, V. Seetharaman, S. Tin (Hrsg.): Superalloys 2016: Proceedings of the 13th Intenational Symposium of Superalloys 2016
    DOI: 10.1002/9781119075646.ch4
  • Matuszewski K.:
    Precepetation of Topologically Close Packed Phases in Ni-base Superalloys - the Effect of Re and Ru (Dissertation, 2016)
  • Göhler T.:
    Designkriterien für rheniumreduzierte Nickelbasis-Einkristalllegierungen: Identifikation und rechnergestützte Umsetzung (Dissertation, 2016)
  • Matuszewski K., Rettig R., Matysiak H., Peng Z., Povstugar I., Choi P., Müller J., Raabe D., Spiecker E., Kurzydlowski KJ., Singer R.:
    Effect of ruthenium on the precipitation of topologically close packed phases in Ni-based superalloys of 3rd and 4th generation
    In: Acta Materialia 95 (2015), S. 274-283
    ISSN: 1359-6454
    DOI: 10.1016/j.actamat.2015.05.033
  • Peng Z., Povstugar I., Matuszewski K., Rettig R., Singer R., Kostka A., Choi PP., Raabe D.:
    Effects of Ru on elemental partitioning and precipitation of topologically close-packed phases in Ni-based superalloys
    In: Scripta Materialia 101 (2015), S. 44-47
    ISSN: 1359-6462
    DOI: 10.1016/j.scriptamat.2015.01.014
  • Matuszewski K., Müller A., Ritter N., Rettig R., Kurzydłowski K., Singer R.:
    On the Thermodynamics and Kinetics of TCP Phase Precipitation in Re- and Ru- Containing Ni-base Superalloys
    In: Advanced Engineering Materials 17 (2015), S. 1127-1133
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.201500173
  • Rettig R., Ritter N., Helmer H., Neumeier S., Singer R.:
    Single-crystal nickel-based superalloys developed by numerical multi-criteria optimization techniques: Design based on thermodynamic calculations and experimental validation
    In: Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering 23 (2015), Art.Nr.: 035004
    ISSN: 1361-651X
    DOI: 10.1088/0965-0393/23/3/035004
  • Rettig R., Ritter N., Müller F., Franke M., Singer R.:
    Optimization of the Homogenization Heat Treatment of Nickel-Based Superalloys Based on Phase-Field Simulations: Numerical Methods and Experimental Validation
    In: Metallurgical and Materials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science 46 (2015), S. 5842-5855
    ISSN: 1073-5623
    DOI: 10.1007/s11661-015-3130-y
  • Rettig R., Singer R.:
    Fast interpolation algorithm for the calculation of thermodynamic property maps of microstructures
    In: Modelling and Simulation in Materials Science and Engineering 22 (2014), S. 1-19
    ISSN: 1361-651X
    DOI: 10.1088/0965-0393/22/8/085002
  • Matuszewski K., Rettig R., Rasiński M., Kurzydlowski KJ., Singer R.:
    The Three-dimensional morphology of topologically close packed phases in a high rhenium containing nickel based superalloy
    In: Advanced Engineering Materials 16 (2014), S. 171-175
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.201300198
  • Matuszewski K., Rettig R., Singer R.:
    The effect of Ru on precipitation of topologically close packed phases in Re-containing Ni base superalloys: Quantitative FIB-SEM investigation and 3D image modeling
    2nd European Symposium on Superalloys and Their Applications, EUROSUPERALLOYS 2014 (Giens)
    DOI: 10.1051/matecconf/20141409001
  • Franke M.:
    Auswirkungen der Legierungszusammensetzung auf die Morphologie und die Festigkeit des Dendritennetzwerkes bei der gerichteten Erstarrung von Nickelbasis-Superlegierungen (Dissertation, 2013)
  • Heckl A., Cenanovic S., Göken M., Singer R.:
    Discontinuous precipitation and phase stability in Re- and Ru-containing nickel-base superalloys
    In: Metallurgical and Materials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science 43 (2012), S. 10-19
    ISSN: 1073-5623
    DOI: 10.1007/s11661-011-0833-6
  • Rettig R., Singer R.:
    Influence of Ruthenium on topologically closed packed phase precipitation in single-crystal Ni-based superalloys: numerical experiments and validation
    112th International Symposium on Superalloys, SUPERALLOYS 2012 (Seven Springs, 9. September 2012 - 13. September 2012)
    In: E. S. Huron, R. C. Reed, M. C. Hardy, M. J. Mills, R. E. Montero, P. Dolabella Portella, J. Telesman (Hrsg.): Superalloys 2012: Proceedings of the 12th Intenational Symposium of Superalloys 2012
  • Rettig R., Singer R.:
    Numerical modelling of precipitation of topologically close-packed phases in nickel-base superalloys
    In: Acta Materialia 59 (2011), S. 317-327
    ISSN: 1359-6454
    DOI: 10.1016/j.actamat.2010.09.035
  • Heckl A., Rettig R., Singer R.:
    Creep rupture strength of Re and Ru containing experimental nickel-base superalloys
    In: Advanced Materials Research 278 (2011), S. 339-344
    ISSN: 1022-6680
    DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.278.339
  • Rettig R., Heckl A., Singer R.:
    Modeling of precipitation kinetics of TCP-phases in single crystal nickel-base superalloys
    In: Advanced Materials Research 278 (2011), S. 180-185
    ISSN: 1022-6680
    DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.278.180
  • Heckl A., Neumeier S., Cenanovic S., Göken M., Singer R.:
    Reasons for the enhanced phase stability of Ru-containing nickel-based superalloys
    In: Acta Materialia 59 (2011), S. 6563-6573
    ISSN: 1359-6454
    DOI: 10.1016/j.actamat.2011.07.002
  • Heckl A., Neumeier S., Göken M., Singer R.:
    The effect of Re and Ru on γ/γ′ microstructure, γ-solid solution strengthening and creep strength in nickel-base superalloys
    In: Materials Science and Engineering A-Structural Materials Properties Microstructure and Processing 528 (2011), S. 3435-3444
    ISSN: 0921-5093
    DOI: 10.1016/j.msea.2011.01.023
  • Rettig R., Steuer S., Singer R.:
    Diffusion of germanium in binary and multicomponent nickel alloys
    In: Journal of Phase Equilibria and Diffusion 32 (2011), S. 198-205
    ISSN: 1547-7037
    DOI: 10.1007/s11669-011-9853-6
  • Heckl A.:
    Auswirkungen von Rhenium und Ruthenium auf die Mikrostruktur und Hochtemperaturfestigkeit von Nickel-Basis Superlegierungen unter Berücksichtigung der Phasenstabilität (Dissertation, 2011)
  • Heckl A., Rettig R., Cenanovic S., Göken M., Singer R.:
    Investigation of the final stages of solidification and eutectic phase formation in Re and Ru containing nickel-base superalloys
    In: Journal of Crystal Growth 312 (2010), S. 2137-2144
    ISSN: 0022-0248
    DOI: 10.1016/j.jcrysgro.2010.03.041
  • Heckl A., Rettig R., Singer R.:
    Solidification Characteristics and Segregation Behavior of Nickel-Base Superalloys in Dependence on Different Rhenium and Ruthenium Contents
    In: Metallurgical and Materials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science 41A (2010), S. 202-211
    ISSN: 1073-5623
    DOI: 10.1007/s11661-009-0076-y
  • Rettig R.:
    Mathematische Modellierung der Ausscheidung von Sprödphasen in komplexen rutheniumhaltigen Nickelbasis-Superlegierungen (Dissertation, 2010)
  • Rettig R., Heckl A., Neumeier S., Pyczak F., Göken M., Singer R.:
    Verification of a commercial CALPHAD database for Re and Ru containing nickel-base superalloys
    In: Defect and Diffusion Forum 289-292 (2009), S. 101-108
    ISSN: 1012-0386
    DOI: 10.4028/www.scientific.net/DDF.289-292.101
  • Volek A., Singer R., Bürgel R., Grossmann J., Wang Y.:
    Influence of topologically closed packed phase formation on creep rupture life of directionally solidified nickel-base superalloys
    In: Metallurgical and Materials Transactions A-Physical Metallurgy and Materials Science 37 (2006), S. 405-410
    ISSN: 1073-5623
    DOI: 10.1007/s11661-006-0011-4
  • Volek A., Pyczak F., Singer R., Mughrabi H.:
    Partitioning of Re between γ and γ′ phase in nickel-base superalloys
    In: Scripta Materialia 52 (2005), S. 141-145
    ISSN: 1359-6462
    DOI: 10.1016/j.scriptamat.2004.09.013
  • Volek A.:
    Erstarrungsmikrostruktur und Hochtemperatureigenschaften rheniumhaltiger, stängelkristalliner Nickel-Basis-Superlegierungen (Dissertation, 2002)
  • Bürgel R., Grossmann J., Lüsebrink O., Mughrabi H., Pyczak F., Singer R., Volek A.:
    Development of a new alloy for directional solidification of large industrial gas turbine blades
    SUPERALLOYS 2004 - Tenth International Symposium on Superalloys (Champion, PA)
  • Gaag T., Weidinger J., Bandorf J., Lux V., Wahlmann B., Neumeier S., Zenk C., Körner C.:
    Experimental Validation of Property Models and Databases for Computational Superalloy Design
    In: Advanced Engineering Materials (2024)
    ISSN: 1438-1656
    DOI: 10.1002/adem.202401051
  • Kammermeier E., Weidinger J., Ionov I., Ramsperger M., Wahlmann B., Körner C., Zenk C.:
    Accelerating Alloy Development for Additive Manufacturing
    15th International Symposium on Superalloys, ISS 2024 (Pennsylvania, PA, 8. September 2024 - 12. September 2024)
    In: Jonathan Cormier, Ian Edmonds, Stephane Forsik, Paraskevas Kontis, Corey O’Connell, Timothy Smith, Akane Suzuki, Sammy Tin, Jian Zhang (Hrsg.): Minerals, Metals and Materials Series 2024
    DOI: 10.1007/978-3-031-63937-1_11

Lehrstuhl Werkstoffkunde und Technologie der Metalle
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91058 Erlangen
Deutschland
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