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Projekt
Degradations- und Schutzphänomene von hochlegierten Fe-Cr-Legierungen in heißen, multi-Komponenten Gassystemen
Antragsteller
Professor Dr. Timm John, seit 10/2021
Fachliche Zuordnung
Beschichtungs- und Oberflächentechnik
Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
Förderung
Förderung von 2018 bis 2024
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 416318834
Das vorgeschlagene Projekt zielt auf die fundamentale Untersuchung der Schädigungsmechanismen von hoch-legierten Fe-Cr Legierungen in einer heißen Gasatmosphäre unter SO2 und H2O und unter Chlor-haltigen Ablagerungen (KCl). Diese Materialien werden als Materialien für Wärmetauscher Rohre in verschiedenen Verbrennungskraftwerken eingesetzt. Die rauchgasseitige Schädigung der verwendeten Materialien in Biomasse und Biomasse zu gefeuerten Kraftwerken ist ein ernstzunehmendes Problem und limitiert die Einsatztemperatur von solchen Anlagen. Grundlegende Aspekte der Kristallisation und des Wachstums von Korrosionprodukten sollen in einem frühen Stadium der Degradation mit Hilfe von zeitabhängigen Auslagerungsversuchen untersucht werden. Modelllegierungen hoher Reinheit (Fe-Cr) und Modell-Gaszusammensetzungen sollen verwendet werden um auf die Reaktion der beteiligten Elemente Fe, Cr, S und Cl zu fokussieren. Die qualitative und quantitative Phasenanalyse der gebildeten Korrosionszonen wird unter Verwendung eines breiten Spektrums klassischer Mikroskopie-Techniken und mittels fortgeschrittener Charakterisierungsmethoden, wie der Röntgenabsoptionsnahkantenspektroskopie (XANES), durchgeführt. Die Kombination aus klassischer Mikroskopie mit XANES führt zu einer äußerst präzisen Verifikation der vorhandenen Reaktionsprodukte. Dieser Ansatz soll helfen Diffusions- und Transportwege von Metallionen und Gaskomponenten über die Kristallstruktur der Reaktionsprodukte aufzeigen. Kristallisation und Wachstum in einem sehr frühen Stadium der Korrosion soll mittels in-situ energiedispersiver Röntgenbeugung in einem extra dafür konstruierten Lichtreaktor direkt während der Reaktion verfolgt werden.Das Projekt zielt auf drei Fragestellungen ab. Die erste Zielsetzung ist die Bildung von schützendem Cr2O3 zu untersuchen. Dafür wird ein experimenteller Aufbau genutzt, der es erlaubt Materialien einem heißen Rauchgas auszusetzen. Zuerst werden Auslagerungsversuche an drei verschiedenen hochlegierten (Cr>15Ma%) Modellegierungen mit Reaktionszeiten 12h
DFG-Verfahren
Sachbeihilfen
Ehemalige Antragstellerin
Professorin Dr. Christiane Stephan-Scherb, bis 9/2021
