Grundlagen des Wasserstoffeinflusses auf die Diffusion von Cr und Fe in Reineisen, Ferritstählen und Fe-Cr-Legierungen

• Antragstellerin: Dr.-Ing. Olga Lukianova
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Physikalische Chemie von Festkörpern und Oberflächen, Materialcharakterisierung
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 505248157

In diesem Projekt wurde erstmals der wichtigste Effekt des Wasserstoffeinflusses auf die Volumendiffusionsgeschwindigkeit von Eisen (erhebliche Beschleunigung der Diffusion) in reinem BCC Eisen, ferritischem Stahl und Eisen-Chrom-Legierungen festgestellt. Die analytische Interpretation der beobachteten Regelmäßigkeit ist für die zweite (abschließende) Phase des Projekts geplant. Darüber hinaus wurde im Rahmen der ersten Projektphase erstmals der Einfluss von Wasserstoff auf die signifikante Verlangsamung der Korngrenzendiffusion von Chrom in BCC Eisen, ferritischem Stahl und Eisen-Chrom-Legierungen nachgewiesen. Diese Schlussfolgerung trägt dazu bei, den Korrosionsmechanismus dieser Gruppe von korrosionsbeständigen Werkstoffen zu erklären. Als abschließende Phase bei der Darstellung der Mechanismen des Stoffaustauschs wird eine Untersuchung der chemischen Diffusion der untersuchten Stoffe in Argon und Argon-Wasserstoff-Gemischen vorgeschlagen. Die Diffusionsflüsse werden charakterisiert und die entsprechenden Interdiffusionskoeffizienten werden berechnet. Die Entwicklung der Mikrostrukturen der entstehenden Interdiffusionspaare in der Interdiffusionszone wird untersucht, die Eigenschaften der Löcher in der Nähe der Lötverbindung (anfängliche Schnittstelle) ermittelt. Außerdem ist die Durchführung einer Reihe von Korrosionstests vorgesehen, die reale Betriebsbedingungen simulieren. Alle gewonnenen Werte werden systematisiert und ein universeller Mechanismus des Wasserstoffeinflusses auf die Diffusion und Korrosion von Eisen, Stahl und Eisen-Chrom-Legierungen wird beschrieben. Durch die vorgeschlagenen Untersuchungen lassen sich die beobachteten grundlegenden Auswirkungen des Wasserstoffeinflusses auf die Eigenschaften des Stoffaustausches und der Korrosion in der untersuchten Werkstoffgruppe vollständig erklären. Die erzielten Ergebnisse werden es ermöglichen, Licht in die Ursachen zu bringen, die den katastrophalen Unfällen und der unumkehrbaren Zerstörung der betrachteten Werkstoffe auf Eisenbasis nach Wasserstoffeinwirkung zugrunde liegen. Die beschriebenen Regelmäßigkeiten bilden einen starken Anreiz für die Entwicklung einer neuen Generation von Werkstoffen mit verbesserten Leistungsmerkmalen.

• DFG-Verfahren: WBP Stelle