Numerische Simulation der Hochtemperaturoxidation von Stählen mit Hilfe der Methode der Zellularen Automaten: Modellentwicklung und experimentelle Verifikation

• Antragsteller: Dr. Axel Kranzmann; Professor Dr.-Ing. Ulrich Krupp
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Beschichtungs- und Oberflächentechnik ; Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 389879938

Zielsetzung des Projektes ist es, eine Simulationssoftware basierend auf der Methode der zellularen Automaten zu entwickeln, mit der das Oxidationsverhalten von Chrom-Stählen unter komplexen Beanspruchungsbedingungen in Dampfkraftwerken vorhergesagt werden kann. Mit der Software wird es durch Verknüpfung mit der CALPHAD-Methode möglich sein, Bildung und Wachstum sowie Zerfall unterschiedlicher Oxidationsprodukte oberhalb und unterhalb der ursprünglichen Metalloberfläche für unterschiedliche Gaszusammensetzungen und -temperaturen vorherzusagen. Die Simulation wird für Systeme mit verschiedenen Mikrostrukturausprägungen anwendbar sein, so dass die Ausscheidungsbildung in Abhängigkeit bspw. von der Korngröße und der Kornform untersucht werden kann. Parallel zur Modellentwicklung und der Implementierung der Software sind umfangreiche experimentelle Studien zur Ableitung wichtiger Werkstoffdaten und zur Anpassung/Verifikation der Software geplant. Obwohl der Fokus hierbei auf dem Oxidationsverhalten von Chrom-Stählen liegt, soll die Software mit wenigen Modifikationen auch die Korrosion und Oxidation anderer Legierungen beschreiben können.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen