CD-Labor für Digitale Materialdesign-Richtlinien zur Vermeidung von Legierungsversprödung

Laufzeit: 01.01.2025 - 31.12.2031

Thematischer Cluster: Materialien und Werkstoffe

 

Dieses CD-Labor befasst sich mit der Versprödung von Konstruktions- und Funktionswerkstoffen und Möglichkeiten für deren Vorhersage und Vermeidung.

Je höher die Zähigkeit eines Materials, desto resistenter ist es gegen Brüche und die Ausbreitung von Rissen. Gleichzeitig gilt für Materialien auch, je höher seine Duktilität, umso fähiger ist es, mittels plastischer Verformung sein Versagen zu verhindern: Beide dieser Eigenschaften kontrollieren also das Risiko des Materialversagens sowohl während der Produktion als auch im Betrieb von Konstruktions- und Funktionswerkstoffen und sind daher in verschiedensten Anwendungsbereichen von größter Wichtigkeit.

Die Herausforderung: Viele der bekannten Versprödungsphänomene, die Duktilität und Zähigkeit von metallischen Legierungen, wie Stählen oder Ni-basierten Legierungen verringern (und deren Nutzung schlimmstenfalls unmöglich machen), wirken auf unterschiedlichen Längen- und Zeitskalen. Dadurch ist das Verständnis über sie meist nur qualitativ und es kann nicht auf einen allgemeingültigen deskriptiven Multiskalenansatz zurückgegriffen werde, der alle diese Phänomene umfasst und die Beschreibung ihrer Relationen untereinander erlauben würde.

Dies erschwert die Vorhersage dieser Materialeigenschaften – insbesondere, wenn es um die Entwicklung neuer Materialien geht und erst gegen Ende des Entwicklungszyklus Aussagen über deren Duktilität und Zähigkeit getroffen werden können. Rasche und zuverlässige Vorhersagen von Zähigkeit und Duktilität neuer Materialien sind aber unerlässlich, um Technologien für die Energiewende zu ermöglichen. Gerade im Kontext von Klimakrise und globalen wirtschaftlichen Herausforderungen, die rasche Verbesserungen bestehender und Entwicklung neuartiger, „grüner“ Werkstoffe notwendig machen, spielen solche Vorhersagen eine zentrale Rolle.

Das CD-Labor hat sich daher zum Ziel gesetzt, mittels eines computergestützten Ansatzes, der durch hochauflösende experimentelle Methoden validiert und ergänzt wird, ein umfassendes Verständnis der fundamentalen Grundlagen dieser Versprödungsphänomene aufzubauen, um Multiskalen-Berechnungswerkezeuge zu deren Vorhersage und Vermeidung zu erarbeiten. Dies soll den gezielten Einsatz von Strategien zur Steigerung der gewünschten Eigenschaften und somit zuverlässigere Materialien ermöglichen.

Diese Forschungsergebnisse werden die Verbesserung bestehender Materialien und ihre Anpassung an die neuen Anforderungen hinsichtlich ihrer Schadenstoleranz ermöglichen. Weiters wird dieses grundlegende Wissen im Zusammenspiel mit den erarbeiteten Berechnungswerkzeugen zu einer massiven Beschleunigung des Entwicklungszyklus neuer Materialien durch dessen Digitalisierung führen. Gerade im Zusammenhang mit einer nachhaltigen Kreislaufwirtschaft wird die beschleunigte Entwicklung „grüner“ Konstruktions- und Funktionswerkstoffe einen wichtigen Beitrag zur Energiewende leisten.

Partner

voestalpine Wire Rod Austria GmbH

voestalpine Stahl GmbH

voestalpine BÖHLER Edelstahl GmbH & Co KG

EQUINOR ENERGY AS

Publikationen

derzeit keine Publikationen

Team

 

 

Dr. Vsevolod Razumovskiy

Key Scientist Computational Materials Design

Head of the Christian Doppler Laboratory

+43 676 848883 532

vsevolod.razumovskiy(at)mcl.at

DI Philipp Hammer

Junior Scientist Computational Materials Design

+43 3842 45922 - 504

philipp.hammer@mcl.at

Dr. Max Ludwig Hodapp

Senior Scientist Computational Materials Design

+43 3842 45922 - 513

maxludwig.hodapp(at)mcl.at

Daniil Khodachenko MSc

Junior Scientist Computational Materials Design

+43 3842 45922 - 0

daniil.khodachenko(at)mcl.at

DI Franco Moitzi

Junior Scientist Computational Materials Design

+43 3842 45922 - 513

franco.moitzi(at)mcl.at

DI Christian Posch-Peperkorn

Engineer Simulation Services

+43 3842 45922 - 516

Christian.Posch(at)mcl.at

Mag. Katrin Salhenegger-Niamir

Marketing & Public Relations

Business Administration

Tel: +43 3842 45922 - 331

Mobil: +43 676 848883 331

Email: katrin.salhenegger-niamir(at)mcl.at

Christian Stecher

Technician IT Services

Department Services

Tel: +43 3842 45922 - 493

Mobil: +43 676 848883 493

Email: christian.stecher(at)mcl.at

Mag. (FH) Gabriele Wolfger

Prokuristin

Head of Controlling

Business Administration

Tel: +43 3842 45922 - 310

Mobil: +43 676 848883 310

Email: gabriele.wolfger(at)mcl.at

Events

Neues Christian-Doppler-Labor am MCL

Am 16. Jänner 2025 wurde das neue Christian Doppler Laboratory for Digital Material Design Guidelines for Mitigation of Alloy Embrittlement feierlich in der AULA der Montanuniversität eröffnet, das vom Bundesministerium für Arbeit und Wirtschaft (BMAW) gefördert wird.

Das Labor, geleitet von Dr. Vsevolod Razumovskiy, kombiniert modernste Computersimulationen mit hochauflösenden experimentellen Techniken, um grundlegende Mechanismen von Versprödungsphänomenen zu verstehen und Multiskalen-Berechnungswerkzeuge für deren Vorhersage und Vermeidung zu entwickeln. Ziel ist es, bestehende Werkstoffe zu verbessern, neue Materialien zu entwickeln und so einen wichtigen Beitrag zur Energiewende zu leisten.

Unternehmenspartner: voestalpine Wire Rod Austria GmbH, voestalpine Stahl GmbH, voestalpine BÖHLER Edelstahl GmbH & Co KG, EQUINOR ENERGY AS

Nähere Informationen:

For further details, please visit: www.mcl.at/index.php