Herstellung von Titanschäumen mittels calciothermischer Reduktion (Calciofoam)

• Antragstellerin: Dr.-Ing. Inge Lindemann
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 265299132

Titanschäume sind für eine Reihe von Anwendungen von außerordentlichem Interesse. Im Rahmen dieses Projektes sollen mit Hilfe der calciothermischen Reduktion Titanschäume mit verbesserten Eigenschaften hergestellt werden. Im ersten Teil stehen makroporöse Titanschäume für biomedizinische Anwendungen im Fokus, wobei im zweiten Teil mikro- und nanoporöse Titanschäume im Hinblick auf katalytische und superkapazitive Zwecke hergestellt werden. Makroporöse Titanimplantate (60-80 vol.%) sind aufgrund der besseren Knochenanbindung und der ausgezeichneten Biokompatibilität von großem Interesse. Die Differenz des E-Moduls zwischen Knochen und Implantatmaterial lässt sich über das Einbringen von Porosität minimieren, so dass einer Lockerung des Implantats vorgebeugt wird. Um auch eine ausreichend hohe mechanische Festigkeit zu erzielen, werden calciothermisch synthetisierte, feine TiH2-Pulver zur Herstellung verwendet. Deren Partikelgröße ist deutlich kleiner als üblich (< 45 µm) und führt zu extrem feinkörnigem Gefüge mit herausragender Festigkeitssteigerung. Bei Einhaltung der Sauerstoffgrenzwerte verfügen sie außerdem über eine ausgezeichnete Duktilität. Dies wird in der ersten Projektphase detailliert untersucht, wobei sowohl die Pulvercharakterisierung als auch die Korrelation der Eigenschaften der Presslinge hinsichtlich Gefüge und mechanische Eigenschaften notwendig sind. Im zweiten Teil des Projektes werden FeTi-Presslinge aus calciothermisch reduziertem FeTiO3 hergestellt. Durch chemisches dealloying in heißer Essigsäure sollen daraus mikro- und nanoporöse Titanschäume aufgrund der Auflösung des Eisens entstehen. Die darauf natürlich ausgebildete Titanoxidschicht ist als Funktionsschicht für verschiedene Anwendungen interessant. So sollen sowohl die katalytischen Eigenschaften zur Wasseraufbereitung untersucht werden als auch die superkapazitiven Eigenschaften dieser Schäume.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen