Sekretariat

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Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign

Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign

Die Abteilung 'Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign' untersucht im Wesentlichen die Zusammenhänge zwischen Herstellung, Mikrostruktur und den daraus resultierenden Materialeigenschaften von nanostrukturierten Werkstoffen. Dabei kommen hauptsächlich Eisen-, Magnesium-, Titan-, Nickelbasis- und intermetallische Legierungen zum Einsatz. Biolmaterialien und Metall-Verbundwerkstoffe, sowie Untersuchungen an Grenzflächen von Solarzellen runden die Palette der betrachteten Materialien ab. Um die Zusammenhänge zwischen Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften und ihr Zusammenspiel zu untersuchen, werden fortschrittliche Charakterisierungsmethoden von der atomaren  bis hin zur makroskopischen Ebene eingesetzt.

Wissenschaftliche Ausrichtung

Die Abteilung betreibt Grundlagenforschung um die Zusammenhänge zwischen Herstellung, Verarbeitung, Mikrostruktur und Materialeigenschaften komplexer Materialien vielschichtiger Zusammensetzung und Struktur zu verstehen. Der Schwerpunkt liegt hierbei auf nanostrukturierten Legierungen auf Basis von Eisen, Magnesium, Titan, Nickel, intermetallischen Legierungen und Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen, die sich durch eine Vielzahl von Phasenübergängen mit unterschiedlicher Kinetik und komplexen Defektstrukturen auszeichnen. Wir wenden fortschrittliche Charakterisierungsmethoden mit Auflösungen von der atomaren Ebene bis zur makroskopischen Skala an und kombinieren diese mit Multiskalen-Simulationsmethoden , mit Schwerpunkt auf den mechanischen Struktur-Eigenschaftsbeziehungen. Unsere bevorzugten experimentellen Werkzeuge sind Atomsondentomographie (APT), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM), ortskorrelierte TEM/APT, cross-korrelierte Electron Backscatter Diffraction (EBSD) und 3D EBSD Methoden, Electron Channeling Contras Imaging unter kontrollierten Beugungsbedingungen (cECCI), und in-situ mikromechanische Experimente in Korrelation  mit lokalem Strain-Mapping und mikromechanischen Simulationen. Unsere Modellierungswerkzeuge sind integriert in das modulare Freeware-Simulationspaket DAMAST (Düsseldorf Advanced Material Simulation Kit), bei dem ein hierarchisch strukturiertes Modell des Materialpunktverhaltens für die Lösung der elastoplastischen Randwertprobleme unter Einbeziehung von Schäden und thermischen Effekten zur Anwendung kommt. Unsere Ansätze und Schwerpunkte sind in Abb. 1 zu sehen. Einige der spannendsten wissenschaftlichen Felder,die derzeit verfolgt werden zeigt Abb. 2.

<div style="text-align: justify;"><strong>Fig. 1</strong>: Forschungsansatz, Interessen und dazugehörige Langzeitmethodenentwicklung der Abteilung Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign.</div> Bild vergrößern
Fig. 1: Forschungsansatz, Interessen und dazugehörige Langzeitmethodenentwicklung der Abteilung Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign.
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<div style="text-align: justify;"><strong>Abb. 2</strong>: Einige derzeit verfolgte Forschungsbereiche der Abteilung Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign</div> Bild vergrößern
Abb. 2: Einige derzeit verfolgte Forschungsbereiche der Abteilung Mikrostrukturphysik und Legierungsdesign

Forschungsgruppen

Die Abteilung setzt sich aus Forschungsgruppen zusammen, von denen einige extern finanziert und daher nicht dauerhaft sind.

 
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