Neuer Sonderforschungsbereich am MPIE und an der RWTH in Düsseldorf und Aachen eingerichtet

Mit quantenmechanischen Computer-Methoden beschleunigt das Max-Planck-Institut für Eisenforschung (MPIE) in Düsseldorf in Kooperation mit der Rheinisch-Westfälischen Technischen Hochschule (RWTH) in Aachen die Entwicklung von neuen Stählen. Damit stellen die Forscher schon heute Stahllegierungen für die Ansprüche von morgen her. Hierzu wurde der neue Sonderforschungsbereich „SFB 761 – Stahl - ab initio: Quantenmechanisch geführtes Design neuer Eisenbasiswerkstoffe“ in Kooperation der RWTH und des MPIE eingerichtet.

Die Wechselwirkungen der in den Legierungen enthaltenen Elemente werden zunächst mit quantenmechanischen Methoden voraussetzungsfrei (ab initio) berechnet. So können Vorhersagen über mögliche strukturelle und mechanische Eigenschaften der einzelnen Legierungen getroffen werden. Das erlaubt, eine Vielzahl der theoretisch möglichen Kombinationen auf wenige einzuschränken. Diese Materialen werden anschließend hergestellt und unter Anderem auf Umformungseigenschaften, Verschleißfestigkeit und Mikrostruktur untersucht. Den Abschluss bildet ein Vergleich der hier gewonnenen Daten mit den zuvor berechneten, um die ab initio-Berechnungen zu vervollkommnen. Durch diese enge Zusammenarbeit von Physik und Ingenieurwissenschaften werden sich Entwicklungszeiten für neue eisenbasierte Werkstoffe, die bislang ausschließlich nach „Try and Error“ erfolgten, in Zukunft erheblich verkürzen.

Das in diesem SFB untersuchte System Eisen, Mangan und Kohlenstoff zeichnet sich durch eine Reihe besonderer Eigenschaften aus: Es besitzt gute Umformbarkeit bei gleichzeitig sehr hoher Festigkeit und ist im Vergleich zu den mit Nickel legierten Edelstählen universeller einsetzbar sowie deutlich preiswerter herzustellen. Außerdem bietet es eine Vielzahl von Variationsmöglichkeiten mit unterschiedlichen Eigenschaften, die auf die direkte Wechselwirkung dieser drei Elemente zurückzuführen sind. Solche hoch spezialisierten Stähle entsprechen bei niedrigerem Gewicht höchsten Sicherheitsanforderungen. Zudem leistet ihre Anwendung im Fahrzeugbau einen Beitrag zum Umweltschutz, da bei geringerem Gewicht weniger Treibstoff benötigt wird.

Dr. Veronika Hasse

Max-Planck-Institut für Eisenforschung GmbH

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