Zellulare Superlagierungen

Das Aufgabengebiet „Innovative solarthermische Energiegewinnung“ hat sich zum Ziel gesetzt, die Kombination von Nickelbasisstrahlungsabsorbern mit thermoelektrischen Materialien zur Stromerzeugung zu untersuchen. Dabei werden in additiven Fertigungsverfahren neuartige offenzellulare Receiverstrukturen aus hochtem­peratur­beständigen Superlegierungen (Nickel- und Cobaltbasis) entwickelt und getestet. Weiterhin werden p- und n-leitende Diamantstrukturen für den Bau eines effizienten Thermoelektrischen Generators erforscht und getestet. Dabei kommen vorwiegend kohlenstoffbasierte Schichten, wie z. B. Diamant,  zur Anwendung. Im Vordergrund steht in diesem Bereich die Grundlagenforschung, um Diamant durch geeignete Dotierung von einem Nichtleiter zu einem Halbleiter zu transformieren. Die Herstellung und Untersuchung der in enger Beziehung zu den dotierten Diamantschichten stehenden Metallkarbide erfolgt mit der neu am EnCN aufgestellten PVD-Anlage TINA 700. Über die integrierten unterschiedlichen PVD-Techniken (Sputtern, Lichtbogenabdampfen, Widerstandsverdampfen) sollen durch Reaktion mit einer Kohlenstoff-haltigen Gasphase Metallkarbidschichten im Bereich 50 µm bis 100 µm hergestellt und deren thermoelektrischen Eigenschaften charakterisiert werden Die Zugabe von Stickstoff in den PVD-Prozess soll die Herstellung von Metallnitriden bzw. Metallcarbonitriden ermöglichen.

 

ANSPRECHPARTNER

Dr.-Ing. Stefan Rosiwal
Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg/ Lehrstuhl für Werkstoffwissenschaften
Tel.: +49 9131 / 85-27517
e-mail: Stefan.Rosiwal(at)fau.de

 

TÄTIGKEITSFELDER

  • Erzeugung von zellularen Strahlungs-Absorberstrukturen aus Superlegierungen im Rapid-Prototyping durch selektives Elektronenstrahlschmelzen
  • Herstellung von zellularen Absorberstrukturen aus Nickelbasis-Pulvern
  • Erforschung und Entwicklung p- und n-leitender Diamantstrukturen für den Bau eines effizienten Thermoelektrischen Generators
  • Herstellung von p-/n-leitenden Diamantfolien
  • Alterungsuntersuchungen und -tests
 

KOMPETENZEN

  • Verbindung zellularer Metallstrukturen mit einem diamantbasierten thermoelektrischen Generator
  • Löten von Nanodiamantfolien (Hochtemperaturlöten von Diamant)
  • Kristallwachstum und Dotierung von CVD (chemische Gasphasenabscheidung) von Diamant und Metallkarbiden
  • CVD-Diamant Versuchsanlagenbau
  • Verfahrenstechnik
  • CVD-Diamantbeschichtung von keramischen und metallischen Bauteilen
  • Modellierung zellularer Strukturen
  • Entwicklung und Prototypenherstellung von freistehenden Diamantfolien
  • Entwicklung und Prototypenherstellung von Diamantelektroden für die Wasserreinigung
  • Additive Fertigung
  • Hochtemperaturwerkstoffe
  • Zellulare Werkstoffe aus Nickelbasislegierungen
  • mechanische und elektrische Charakterisierung
 

LABOR UND EQUIPMENT

  • Elektronenstrahl Pulverschmelzanlagen
  • CVD Diamantbeschichtungsanlagen
  • PVD Beschichtungsanlage
  • Hochtemperatur Vakuumlötofen
 

ANGEBOTE

  • Rapid Prototyping durch Elektronenstrahl Pulversintern (Herstellung von Bauteilen aus verschiedenen Metallen)
  • CVD-Diamantbeschichtung von Bauteilen
  • Modellierung von Bauteilgeometrien
  • Entwicklung und Prototypenherstellung von Diamanthalbzeugen
  • energieeffiziente Wasserreinigungsverfahren von hochverschmutzten Industrieabwässern mit Diamantenelektroden
  • Alterungstests
 

ANWENDUNGSGEBIETE

  • solarthermische Energiegewinnung
  • Nutzung von industrieller Abwärme
  • Energieautarke Sensorsysteme (thermoelektrische Batterie)
  • Energiesparende Wasserreinigung (im Vergleich zur Verbrennung) stark verschmutzter Industrieabwässer
 

REFERENZPROJEKTE

 

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