Alkoholatkorrosion: Kritische Schadensmechanismen und deren Verlauf identifiziert und beschrieben via Experiment und Modellierung (AlkoMo)

• Antragsteller: Dr. Daniel Höche; Professor Dr.-Ing. Matthias Oechsner
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 408781233

Gegenstand dieses Forschungsantrags ist die Fortsetzung des von der DFG geförderten (laufenden) Projektes “AlkoMo” um weitere zwei Jahre.Übergeordnetes Ziel ist die experimentelle und modelltheoretische Untersuchung der Alkoholat-Korrosion an Aluminiumlegierungen in biogenen Kraftstoffblends, um das Gefährdungspotenzial gegenüber Korrosion zu beschreiben und vorhersagen zu können und damit valide Aussage zur Materialverträglichkeit relevanter Werkstoff-Kraftstoff-Kombinationen zu ermöglichen. Die physikalischen und chemischen Grundlagen sowie die Relevanz des Themas wurden im ersten Antrag bereits ausführlich beleuchtet. In den ersten geförderten 20 Monaten des laufenden Vorhabens wurde ein statistisches Verfahren entwickelt, um die Initiierungsphase des zunächst lokalen Angriffs bei der Alkoholatkorrosion in wasserfreiem Ethanol am Beispiel des Reinaluminiums EN AW-1050A zu quantifizieren. Ferner konnte das Wachstum durch eine Gumbel-Analyse der Pit-Größenmaxima charakterisiert werden, sodass eine Vorhersage der maximalen lateralen Ausdehnung isolierte und lokaler Angriffsstellen bei gegebener Mediumtemperatur möglich ist. Diese Verfahren sind zudem auf legierungsbehaftete Werkstoff-Kraftstoff Kombinationen und feldnahe Kraftstoffblends prinzipiell applizierbar. Neben der Entwicklung einer geeigneten Auswertemethodik wurde zudem der im Erstantrag skizzierte Mikroreaktor konzeptioniert, gefertigt, in Betrieb genommen und erfolgreich validiert. Es gelang, erste vielversprechende Experimente damit durchzuführen, die eine erheblich sensitivere Applikation der Beanspruchungsparameter sowie eine präzisere Befundung und Generierung von Input-Daten für die weitere Modellentwicklung erlauben.Um ein vollständig physikalisch-basiertes und zeitabhängiges Finite-Elemente-Modell zu erstellen, wurde der im Erstantrag definierte Auswerteplan modifiziert und ein auf Datenanalyse und neuronalen Netzwerken basierter Zwischenschritt eingeführt, der es ermöglicht, Differentialgleichungen und Konstanten aus Datenreihen zu extrahieren. Diese innovative und vielversprechende Methode ist nun in der Lage, der Vielzahl variierbarer Parameter und der einhergehenden Komplexität des untersuchten Systems gerecht zu werden. Dadurch wird es zudem möglich sein, ein auf physikalischen Zusammenhängen basiertes Modell zur Vorhersage des Korrosionsverhaltens von Aluminiumwerkstoffen in biogenen Kraftstoffen zu erarbeiten.Die Ziele bauen unmittelbar auf den Zielen von AlkoMo auf, wurden jedoch durch die vorhabenbegleitend gewonnen simulativen, experimentellen und methodischen Erkenntnisse sowie das neu zur Verfügung stehende innovative experimentelle Equipment angepasst: 1. Identifikation der Korrosionsinitiierung und Charakterisierung des Korrosionsfortschritts.2. Modelladaption und experimentelle Validierung3. Entwicklung eines physikochemischen Beschreibungsansatzes zur Korrosionsinitiierung4. Ergebnistransfer und Bewertung

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Christopher Tom Engler