LEHRSTUHL

HOCHTEMPERATURWERKSTOFFE

Die Tagesordnung zum diesjährigem Fachausschuss finden Sie hier.

Die Themengebiete des DGM-Fachausschusses sind intermetallische Werkstoffe, intermetallische Phasen als Ausscheidungen oder Beschichtungen metallischer Legierungen und spezifische Herstellungsmethoden, Anwendungsfelder und Charakterisierungsmethoden für diese. Auf der Seite von Universitäten und Forschungseinrichtungen vereint der Fachausschuss Mitglieder aus der Materialwissenschaft, dem Maschinenbau, der Physik und verwandter Fachrichtungen. Mitglieder aus der Industrie kommen hauptsächlich aus Bereichen wie Flugtriebwerks- oder Automobilantriebstechnik oder befassen sich mit der Herstellung von Rohmaterialien bzw. der Weiterverarbeitung intermetallischer Werkstoffe. Während in der Vergangenheit materialwissenschaftliche Grundlagenforschung im Mittelpunkt stand, ist inzwischen die Anwendung genauso im Fokus, wobei neue Materialklassen, wie z.B. Silizide, einen breiteren Raum einnehmen. Trotzdem oder gerade deswegen sind bei den intermetallischen Phasen die Verbindung zwischen Forschung und Anwendung und damit auch die Kontakte von Vertreterinnen und Vertretern aus beiden Bereichen im Fachausschuss besonders eng. Gezielt bemüht sich der Fachausschuss, beispielsweise durch Vortragsmöglichkeiten auf den Fachausschusstreffen, jüngeren Forschenden auf dem Master- oder Doktorand*innenlevel eine erste Möglichkeit zu bieten, um Kontakte mit etablierten Wissenschaftler*innen zu knüpfen. Nicht zuletzt dank der Mitglieder des Fachausschusses hat sich bei den intermetallischen Phasen hierzulande inzwischen eine wissenschaftliche Community mit internationaler Strahlkraft etabliert. Augenfälligster Beweis ist die in zweijährigem Turnus stattfindende internationale Konferenz „Intermetallics“, die Forscherinnen, Forscher und Industrievertreter aus aller Welt anzieht.

Text: M.Sc. Dennis Zang, Dr. Georg Hasemann 

Bild: Julian Unger (Conventus)

Zukünftig künstliche Hüften für ein ganzes Leben?

31.08.2023 -  Ein interdisziplinäres Forschungsteam aus Werkstoffingenieurinnen und -ingenieuren sowie Biologinnen und Medizinstudierenden der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg entwickelt neue Materialien für langlebige Implantate. Biokompatible und antibakterielle Legierungen mit speziellen biomechanischen Eigenschaften sollen künftig schädliche Wechselwirkungen der Implantate mit dem umliegenden menschlichen Gewebe und dadurch entstehende Entzündungsreaktionen beziehungsweise Infektionen verhindern. Dadurch können die Haltbarkeit und Verträglichkeit künstlicher Gelenke verlängert und der Austausch des Implantats, eine sogenannte Implantatrevision, vermieden werden. Speziell Revisionsoperationen stellen eine enorme Belastung für die Patientinnen und Patienten dar und verursachen erhebliche Mehrkosten für das Gesundheitssystem.

„Durch die gestiegene Lebenserwartung und anhaltende Aktivität der Zielgruppe, erhöht sich die Belastung der Gelenke enorm, was wiederum zu einem vermehrten Verschleiß führt“, erklärt die Projektleiterin Prof. Dr. Manja Krüger vom Institut für Werkstoff- und Fügetechnik der Universität Magdeburg. „Die Folge ist eine Zunahme von Implantationen künstlicher Gelenke bei Patientinnen und Patienten und damit verbunden ein steigender Bedarf an besonders haltbaren und verträglichen Werkstoffen für diese Implantate.“ Aktuell eingesetzte Implantatwerkstoffe seien zwar prinzipiell schon von sehr hoher Qualität, aufgrund von Lockerungen, bedingt durch Abrieb und Korrosion, kann es dennoch zu postoperativen Komplikationen kommen, so die Ingenieurin weiter. Um diese Probleme zu beheben, würden für die Patienten und Patientinnen belastende und teure Revisionsoperationen nötig. „Vor allem während der Nutzung im Organismus entstehender Abrieb und resultierende Infektionen führen häufig dazu, dass Endoprothesen, also Implantate, wieder entfernt oder ausgetauscht werden müssen.“

Damit diese Revisionsoperationen in Zukunft nur noch selten nötig werden, forschen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler der Universität Magdeburg in zwei Teilbereichen: Zum einen befassen sich Ingenieure und Ingenieurinnen des Lehrstuhls für Hochtemperaturwerkstoffe mit der Materialentwicklung, also dem Design der Legierung sowie mit den mikrostrukturellen und mechanischen Eigenschaften der Materialien und deren Herstellung. Zum anderen arbeiten Biologinnen und Medizin-Studierende aus der Experimentellen Orthopädie des Universitätsklinikums daran, die Verträglichkeit des neuen Werkstoffs für den Organismus zu verstehen und zu optimieren.

„Uns interessieren dabei besonders sogenannte biokompatible Werkstoffe“, erklärt die Materialwissenschaftlerin Manja Krüger, „also im weiteren Sinne für das biologische System verträgliche Materialien.“ Biokompatibel seien, beispielsweise refraktärmetallbasierte Multikomponenten-Werkstoffsysteme, so Krüger. „Diese sogenannten Hoch- und Mediumentropie-Werkstoffe ermöglichen eine große Vielfalt von Kombinationen, was zu völlig neuen Werkstoffen mit außergewöhnlichen Eigenschaften führt. Kürzlich entwickelte Materialien dieser Art zeigen zum Beispiel hervorragende mechanische Eigenschaften, verbesserte Abriebfestigkeit und sowohl korrosive als auch thermische Beständigkeit, die denen von aktuellen Legierungen überlegen sind.“ Diese Legierungen hätten gegenüber den im Moment eingesetzten silberbeschichteten Implantaten den Vorteil, dass bei ihnen noch keine Resistenzen bekannt seien. „Wir wissen, dass Bakterien im Laufe der Jahre einen Resistenzmechanismus gegen Silber entwickeln können, sodass die ursprüngliche antibakterielle Wirkung des Elements abgeschwächt wird. Das wiederum bedeutet, dass auch Silberimplantate irgendwann nicht mehr antibakteriell wirken und periprothetische Infekte, also Infektionen, die sich um eine künstliche Implantation im Körper herum entwickeln, auftreten können“, fügt die Biologin Prof. Jessica Bertrand von der Experimentellen Orthopädie des Universitätsklinikums an.

Neuartige Implantatwerkstoffe entwickeln

Langfristiges Ziel der Forscherinnen und Forscher ist es, ein passendes Legierungssystem als neuartigen Implantatwerkstoff zu identifizieren, zu entwickeln und im Labor zu erproben. „Konkret heißt das: Die zugrundeliegenden materialwissenschaftlichen Zusammenhänge sind geklärt, die mechanischen Eigenschaften sind bekannt und übertreffen die branchenüblichen Anforderungen aktuell im Einsatz befindlicher Werkstoffe für Endoprothesen beziehungsweise sind entsprechend patientenspezifisch einstellbar und für die Biokompatibilität beziehungsweise die antibakterielle Wirkung des Systems ist der Nachweis erbracht“, so Prof. Krüger.

Das Forschungsteam besteht aus Prof. Dr. Manja Krüger, Maximilian Regenberg, Dr. Georg Hasemann und Dr. Janett Schmelzer von der Fakultät für Maschinenbau sowie Prof. Dr. Jessica Bertrand, Caroline Grimmer und Munira Kalimov von der Experimentellen Orthopädie. Das Team wurde für seine interdisziplinäre Forschung mit dem zweiten Platz in der Kategorie „Innovativste Vorhaben der Grundlagenforschung“ des Hugo-Junkers-Preises 2023 ausgezeichnet.

Text: Lisa Baaske

Foto: Jana Dünnhaupt

Neues Jahr, neue Firmenstaffel – Auch in 2023 gingen Dr. Janett Schmelzer, Rebecca Höpfer und Maximilian Regenberg in einem Mixed Team stellvertretend für den Lehrstuhl Hochtemperaturwerkstoffe an den Start. Ganz nach dem Motto „never change a running system“ wurde das Team wie im letzten Jahr durch zwei Kolleginnen der Fakultät für Wirtschaftswissenschaft komplettiert. Mittels hervorragender Renntaktik und einer ausgeklügelten Wechselstrategie konnte die 5 x 3 km lange Laufstrecke in einer Gesamtzeit von 1:18:18 h bewältigt und somit die Platzierung 135 von 496 erreicht werden. Das Team OVGU_Stiftung Wadentest ist sehr zufrieden mit sich und freut sich bereits, die diesjährige Performance im kommenden Jahr noch weiter verbessern zu können.

Text und Bild: M.Sc. Maximillian Regenberg

Die „Beyond Nickel-Based Superalloys IV" (www.bnbs2023.com) wurde im Jahr 2013 in Bad Berneck ins Leben gerufen und 2016 in Cambridge (GB) und 2019 in Nara (Japan) fortgeführt. Der Lehrstuhl Hochtemperaturwerkstoffe war vom 26.-30. Juni 2023 der vierte Gastgeber dieser internationalen Konferenzreihe. Neben Frau Prof. Manja Krüger und Dr. Georg Hasemann waren Prof. Martin Heilmaier (KIT) und Prof. Uwe Glatzel (Universität Bayreuth) Mitglieder des nationalen Organisationskomitees. Unterstütz wurde das Komitee vom Team des Eventveranstalters Conventus.

Im Dorint Hotel Sanssouci konnten ca. 56 Teilnehmer aus neun Nationen, darunter Japan, USA, Großbritannien, China, Indien und Südafrika, in Potsdam begrüßt werden. Der wissenschaftliche Austausch, der weltweit verhältnismäßig kleine wissenschaftliche Community, galt dabei neuartigen Konstruktionswerkstoffen als zukünftige Alternative zu Nickel-basierte Legierungen für Hochtemperaturanwendungen. Unsere Arbeitsgruppe war mit einigen Forschungsbeiträgen in diesem Feld vertreten. Dabei haben wir folgende Themen präsentieret (Die Abstracts können bei klicken des Titels abgerufen werden):

Julia Becker: Analysis of V and Ti modified Mo-Si-B alloys

Manja Krüger: Printability of Mo-Si-B alloys by laser-based additive manufacturing

Janett Schmelzer: Strengthening of additively manufactured Me-Si-B by Y₂O₃

Georg Hasemann: Microstructure and mechanical properties of V-Si-B alloys with chromium additions

Ievgen Solodkyi: Pressureless sintering of Mo-based metal-matrix composites

Dennis Zang: Alloying strategies and optimization of powder metallurgically processed Mo-Si-B alloys

Rostyslav Nizinkovskyi: Micromechanical modelling of near-eutectic Mo-Zr-B and Mo-Hf-B alloys

Text: Dr. Georg Hasemann

Bilder: Julian Unger (Conventus)

Der Hugo-Junkers-Preis steht für überzeugende Forschungsprojekte und Innovationen aus Sachsen-Anhalt. Ausschlaggebend für eine Prämierung ist demnach von jeher ein hoher Innovationsgrad. Des Weiteren legte die Jury um Prof. Dr. Julia Arlinghaus (Leiterin Fraunhofer IFF Magdeburg) großen Wert auf die ökologische und soziale Relevanz der wegweisenden Projekte.

Bild 1: Preisträger des 2. Platzes des Hugo-Junkers-Preis 2023 in der Kategorie „Innovativste Vorhaben der Grundlagenforschung“ v.l.n.r:  Dr. Georg Hasemann, Dr. Janett Schmelzer, Maximilian Regenberg, Prof. Dr. Manja Krüger und Prof. Dr. Jessica Bertrand.

Bei der diesjährigen Preisverleihung, welche im tollen Ambiente des Johann-Sebastian-Bach-Saals im Schloss Köthen stattfand, konnte sich das Forscherteam bestehend aus Maximilian Regenberg, Dr. Janett Schmelzer, Dr. Georg Hasemann, Prof. Dr. Manja Krüger und Prof. Dr. Jessica Bertrand den 2. Platz in der Kategorie „Innovativste Vorhaben der Grundlagenforschung“ sichern. Das nominierte Projekt „Neuartige biokompatible Ta-Nb-Ti Multikomponentenlegierung mit antibakteriellen Eigenschaften für den Einsatz in biomedizinischen Anwendungen“ wurde in den letzten 3 Jahren in enger und produktiver Zusammenarbeit zwischen den Arbeitsgruppen unter Frau Prof. Dr. Krüger (Lehrstuhl für Hochtemperaturwerkstoffe, FMB/IWF) und Frau Prof. Dr. Bertrand (Experimentelle Orthopädie, Medizinische Fakultät des Universitätsklinikums Magdeburg) beforscht und konnte die Jury Anfang Mai durch einen eindrucksvollen Pitch-Vortrag in der Leopoldina (Nationale Akademie der Wissenschaften) in Halle (Saale) überzeugen. Am Tag der Preisverleihung hatten alle nominierten Teams noch einmal die Möglichkeit ihre innovative Idee zu demonstrieren und vorzustellen. Neben diversen Vertretern aus Wissenschaft und Wirtschaft kam auch Wissenschaftsminister Prof. Dr. Armin Willingman mit den Nominierten ins Gespräch (Bild 2).
In den frühen Abendstunden, bei der feierlichen Preisverleihung, erreichte die Spannung dann ihren Höhepunkt und die Gruppe um die neuartige TNT-Legierung kann mit stolz berichten, beim höchstdotierten Forschungspreis des Landes Sachsen-Anhalt, mit dem 2. Platz prämiert worden zu sein. Der weitere Verlauf des Abends wurde durch interessante Gesprächen mit anderen Teilnehmer, Kollegen und Beteiligten, einem hervorragenden Buffet, toller musikalischer Untermalung und dem ein oder anderen Glas Wein abgerundet.

Bild 2: Maximilian Regenberg, Promovend und Forschender auf dem Gebiet neuer biokompatibler Legierungen für den Einsatz in medizinischen Anwendungen, erläutert Prof. Dr. Armin Willingmann den hohen Innovationsgrad des prämierten Forschungsprojekts.

Text: Maximilian Regenberg, Dr. Janett Schmelzer

Bilder: Carolin Krekow (IMG Investitions- und Marketinggesellschaft Sachsen-Anhalt mbH)

Am 03. und 04. Mai fanden in Fürstenfeld, Österreich die Zwick/Roell Hochtemperaturtage statt. Dr. Hasemann hat sich für unserer Lehrstuhl vor Ort in Vorträgen und Workshops über die neuesten Trends und Entwicklungen im Bereich der Hochtemperaturprüfung, der Zeitstandprüfung, der Wasserstoffprüfung und der berührungslosen Dehnungsmessung informiert. Zu den Highlights der Ausstellung zählten:

- Ultra-Hochtemperaturprüfung bis +2.200°C für Hochleistungswerkstoffe wie z.B. CMC mit nicht-kontaktierendem
  Extensometer

- Dehnungsgeregelte Hochtemperatur-Zugprüfung bis +1.200°C mit kontaktierenden und nicht-kontaktierenden
  Extensometer

- Hochtemperatur-Zugprüfung mit Hot-Loading Funktion für hohen Probendurchsatz

- Anspruchsvolle Kriech- und Kriechermüdungsprüfung unter Wechsellast

- Anspruchsvolle Kriechrisswachstumsprüfung unter zyklischer Belastung

- Thermomechanische Ermüdungsprüfung

- Prüfung von metallischen Hohlproben unter Druckwasserstoff

- Prüfung der Wasserstoffversprödung

- Zeitstandprüfung an Polymeren in flexibler Umgebungsbedingung

Neben den neusten Trends in der mechanischen Hochtemperaturprüfung konnte Dr. Hasemann ein erster Blick auf den Lastrahmen unserer neuen Kriechmaschine Kappa 50 SS-CF werfen, welche sich bei Zwick in Fürstenfeld aktuell im Bau befindet. Vor Ort konnte direkte Absprachen zu Konstruktion und Bau der Prüfmaschine, zur technischen Abnahme und Einbringung in unserer Labore getroffen werden. Die Lieferung und der Aufbau der neuen Maschine ist für den Oktober geplant. 

Text und Bild: Dr. Georg Hasemann

Das Kooperationsprojekt "Entwicklung von neuartigen Multi-Komponenten-Werkstoffsystemen für biomedizinische Anwendungen" zwischen dem Lehrstuhl Hochtemperaturwerkstoffe und der experimentellen Orthopädie, Frau Prof. Dr. rer. nat. Jessica Bertrands, hat bei der diesjährigen Wettbewerbsrunde des Hugo-Junkers-Preises für Forschung und Innovation aus Sachsen-Anhalt einen Beitrag eingereicht. Aus insgesamt 63 Bewerbungen wurde das Projekt "Neuartige biokompatible Ta-Nb-Ti Multikomponentenlegierung mit antibakteriellen Eigenschaften für den Einsatz in biomedizinischen Anwendungen" für die finale Runde ausgewählt. Am 27. April 2023 fand ein 10 minütigem Pitch an die Nationale Akademie der Wissenschaften Leopoldina in Halle (Saale) statt, in dessen Rahmen das Projekt der Jury präsentiert wurde.

Die Preistäger werden am 07. Juni in Köthen bekannt gegeben.

Text: Dr. Georg Hasemann

Bereits zum dritten Mal hat der Lehrstuhl "Hochtemperaturwerkstoffe" und die Arbeitsgruppe von Prof. Kyosuke Yoshimi (Department of Materials Science, Tohoku Universtity Sendai, Japan) am 13. März 2023 einen gemeinsamen Online-Workshop abgehalten. Das Thema der diesjährigen Japanese-German Spring School war "Verarbeitung von Hochtemperaturwerkstoffen" (Processing of high temperature materials). Aktuelle Forschungsarbeiten beider Partnergruppen wurden in kurzen Vorträgen vorgestellt und anschließend gemeinsam diskutiert. Dabei wurden Möglichkeiten weiterführender Kooperationen zwischen den Arbeitsgruppen besprochen, welche z.B. in gegenseitigen Besuchen und Gastaufenthalten von Postdocs, Doktorand*innen und Studierenden realisiert werden können. Dies hat sich in der Vergangenheit bereits als sehr intensiven wissenschaftlichen und kulturellen Austausch etabliert und soll auch weiterhin durchgeführt werden.

Das Programm der Japanese-German Spring School 2023 ist hier einsehbar.

Text: Dr. Georg Hasemann

Bild und Text: Dr. Georg Hasemann

Bild und Text: Dr. Georg Hasemann

 Arbeitsgruppe Krüger auf dem Weg zum Weihnachtsmarkt (von links nach rechts): Julia Becker, Max Regenberg, Rostyslave Nizinkovskyi, Rachid Touzani, Manja Krüger, Ievgen Solodkyi, Shihana Kudo (Tohoku University, Sendai, Japan) und Dennis Zang

Wir haben wieder Besuch aus Japan!

Vom 31. Oktober bis zum 25. November 2022 besuchte uns die Master-Studentin Chihana Kudo, die an der Tohoku University in Sendai, Japan studiert.

Mit großer Freude zeigten wir ihr unsere Arbeitsbereiche, Laborausstatung und unsere Techniken, um die Forschung an Hochtemperaturwerkstoffen voranzubringen. Abseits der Arbeit erlebte sie etwas europäische Kultur in Form von Pizza, Bier und Grünkohl! Zum Abschluss des kulturellen Programms gingen wir in der Mittagspause auf den Magdeburger Weihnachtsmarkt, wo wir ihr die saisonale Spezialitäten wie Flammlachsbrötchen und Glühwein näherbringen konnten.

Doumo arigato gozaimashita, Kudo-san!

Bild: Dr. Julia Becker

Text: Dr. Rachid Touzani

 Die MSE (Materials Science and Engineering) zählt mit zu den größten Konferenzen für Werkstoffwissenschaften in Europa und ist die Flaggschiff-Konferenz der Deutschen Gesellschaft für Materialkunde (DGM). Die MSE 2022 fand vom 27. bis 29. September statt und der Lehrstuhl Hochtemperaturwerkstoffe war mit einigen Forschungsbeiträgen vertreten. Dabei haben wir folgende Themen präsentiert:

Janett Schmelzer: Additive manufacturing of multi-phase V-Si-B alloys for high temperature application

Janett Schmelzer: Particle strengthening of additively manufactured Me-Si-B (Me = Mo, V) alloys

Maximilian Regenberg: Progress in the development of a novel Ta-Nb-Ti multi-component alloy for biomedical applications

Weiguang Yang: Ternary V_SS-V₃Si-V₅SiB₂ eutectics in the V-Si-B system

Georg Hasemann: Mechanical properties of ternary eutectic V-9Si-6.5B

Neben den Fachvorträgen waren wir zudem mit einem Posterbeitrag „Further development of a novel Ta-Nb-Ti multi-component alloy for biomedical applications“ vertreten.

Bild und Text: Dr. Georg Hasemann

v.li.n.re. Prof. Dr. Oliver Michael Oeckler (stellv. Vorsitzender), Dr.-Ing. Janett Schmelzer und Dr. Markus Weinmann (Taniobis GmbH)

Der TANIOBIS-Promotionspreis für Festkörperchemie und Materialforschung wurde anlässlich der 21. Vortragstagung für Anorganische Chemie am 28.09.2022 in Marburg an Dr.-Ing Janett Schmelzer und Dr. Nicolas Zapp verliehen.

Frau Dr.-Ing. Janett Schmelzer in Würdigung ihrer herausragenden, an der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg angefertigten Dissertation mit dem Titel „Microstructure and properties of powder metallurgical manufactured V-rich V-Si-B alloys for high-temperature application“. Frau Dr. Schmelzer beschreibt in Ihrer Dissertation einen neuartigen Ansatz zur Darstellung verschiedener Legierungsvarianten vanadiumbasierter Mehrphasenwerkstoffe. Durch die Kombination des mechanischen Legierens mit der additiven Fertigung in Form des Laserauftragsschweißens und des selektiven Laserstrahlschmelzens im Pulverbett konnte Frau Dr. Schmelzer unbekannte, auf anderem Wege bislang nicht zugängliche Vanadium/Silizium/Bor-Komposite darstellen, konsolidieren und vollständig charakterisieren. Die von numerischen Simulationen gestützten Arbeiten stellen einen herausragenden Beitrag zur Entwicklung neuer Hochtemperaturwerkstoffe sowie zur Verbesserung des thermodynamischen Wirkungsgrades von Gasturbinen dar und eröffnen Möglichkeiten, die über die der Nickelbasis-Superlegierungen hinausgehen.

Mehr hierzu unter folgendem Link

Text: Prof. Manja Krüger

Foto: Franziska Ganslmaier

Für die Veranstaltung ProjektArbeit im TEam (PATE) des Sommersemesters 2022 an der Fakultät für Maschinenbau der Otto-Von-Guericke-Universität wurde unsere Arbeitsgruppe beauftragt, die äußerst beliebte und erfolgreiche Projektarbeit zum Thema Zuckerrakete (siehe auch die Meldung hier)  für alle Studierenden, die das entsprechende Modul absolvieren, zu veranstalten. Zur Challenge traten fünfzehn Gruppen an. Die Aufgabe bestand darin, eine flugfähige Modellrakete, unter Zuhilfenahme von  Materialien, die frei zugänglich sind, zu konstruieren. Ein Raketenmotor, der von Dr. Hasemann und Dr. Touzani erstellt wurde, musste von der Rakete aufgenommen werden können. Die Rakete durfte eine Größe von einem Meter nicht überschreiten und musste über eine vorgegebene Rampe gestartet werden. Die Materialkosten sollten dabei 30 Euro nicht überschreiten.  Um die anschließende „Zuckerraketen-Challenge“ zu gewinnen, sollte die Rakete im direkten Vergleich nicht nur höher fliegen als die Raketen der anderen Gruppen, sondern auch in Details wie der Konstruktion und Überlegungen zur Nachhaltigkeit die Nase vorn haben. Der Bau der Raketen erfolgte eigenständig durch die Studierenden.

Am Challenge-Tag fanden sich die Studierenden auf einem Feld in der Nähe von Magdeburg ein und ließen ihre Zuckerraketen starten. Hierbei zeigte sich, dass sich die Studierenden bei dem Design der Raketen große Mühe gaben und viele Aspekte berücksichtigten, um ihre Flugkörper erfolgreich starten und fliegen zu lassen. Es gab eine große Vielfalt in Bezug auf Materialauswahl bei denen u.a. Pappe und diverse Polymere verwendet worden sind. Auch bei der Gestaltung der Rakete selbst wurden unterschiedlich lange Flugkörper konstruiert, die sich auch in der Form teilweise stark voneinander unterschieden haben. Es wurden somit fünfzehn individuelle Rakettenmodelle zur Startrampe gebracht. Die unterschiedlichen Designs und Konstruktionen führten folglich auch zu unterschiedlichen Start- und Flugverhaltensweisen. Jeder Raketenstart wurde frenetisch bejubelt und bereitete nicht nur den Studierenden große Freude, sondern auch den anwesenden Betreuer*innen der PaTe-Gruppen. Frau Prof. Krüger, die Verantwortliche für das Modul PATE im SoSe 2022, ließ es sich nicht nehmen, ebenfalls den Raketenstarts beizuwohnen und war von der Kreativität der Gruppen und den Flügen der Zuckerraketen begeistert. Die Medienabteilung der OVGU begleitete die Veranstaltung und produzierte ein Video zur FMB-Zuckerraketen-Challenge.

Die kurze Dokumentation über die Zuckerraketen-Challenge der Fakultät für Maschinenbau ist hier zu sehen:

Bild: Dr. Georg Hasemann

Text: Dr. Rachid Touzani

Video: Stefan Belling (Medienzentrum der OVGU)

Auch bei der diesjährigen Firmenstaffel waren drei Mitarbeiter*innen des Lehrstuhls Hochtemperaturwerkstoffe vertreten. An den Start gingen Frau Dr.-Ing. Janett Schmelzer, Frau Dr.-Ing. Julia Becker und Herr M. Sc. Maximilian Regenberg, zusammen mit Unterstützung aus den Wirtschaftswissenschaften. Ziel des Staffellaufs war es, schnellstmöglich eine 3 km lange Runde durch den schönen Elbauenpark zu absolvieren und anschließend den Staffelstab an das nächste Teammitglied zu überreichen. Nicht zu unterschätzen war tatsächlich auch die besagte Übergabe des Staffelstabes: Hier konnten bei Unachtsamkeit leicht wertvolle Sekunden verloren gehen, was durch die etwas chaotische Wechselzone noch erschwert wurde. Schlussendlich konnte unser Mixed Team mit dem Namen „OVGU_die Ottos“ in gemeinsamer Leistung die insgesamt 15 km lange Strecke in einer Zeit von 1:21:32 absolvieren und erzielte somit einen zufriedenstellenden 179. Platz. Das Event war sehr gut organisiert und hat trotz der widrigen Wetterbedingungen (diverse Regenschauer) viel Spaß gemacht. Dies bestätigt auch der erste Gedanke des Teams nach dem Zieleinlauf – „Nächstes Jahr sind wir wieder dabei!“

Ergebnisse:

Platz 179 von 329 (5er Team Mixed)

Weitere Ergebnisse hier ersichtlich

Text und Bild: M.Sc. Maximillian Regenberg

Am 30. und 31. März 2021 war es wieder so weit! Wie im letzten Jahr hat der Lehrstuhl „Hochtemperaturwerkstoffe“ zusammen mit der Arbeitsgruppe von Prof. Kyosuke Yoshimi (Department of Materials Science, Tohoku Universtity Sendai, Japan) einen Online-Workshop abgehalten. Das Thema in diesem Jahr war "Erstarrung und Phasenumwandlung" (Solidification and phase transformation). Aktuelle Arbeiten beider Partnergruppen wurden in kurzen Vorträgen vorgestellt und anschließend gemeinsam diskutiert. Auf Grund des Erfolgs der einzelnen Forscher*innen konnten neue Einsichten gewonnen werden, die in weitere Kooperationsvorhaben münden werden. Mehr noch: Der Workshop hat dazu geführt, dass gegenseitige Besuche vereinbart wurden, die die intensive Zusammenarbeit nochmals verfestigen und erweitern werden.

Doumo arigatou gozaimashita, Yoshimi yaiba!

Das Programm der Japanese-German Spring School ist hier einsehbar.

Titelbild: Dr. Georg Hasemann

Text: Dr. Rachid Touzani

Group picture: Dr. Shuntaro Ida (Tohoku University, Sendai, Japan)

Text: Dr. Rachid Touzani

Bild: M. Sc. Maria Herbster

Bilder und Text: Dr. Georg Hasemann

Bilder und Text: M.Sc. Janett Schmelzer

Bild: Julian Unger (Conventus)

Bildbearbeitung und Text: Dr. Georg Hasemann

Bilder und Text: Dr. Georg Hasemann

Bilder und Text: Dr. Georg Hasemann

Im Pate-Projekt des vergangenen Wintersemesters 2020/2021 war die Projektgruppe IWF4, betreut durch Dr. Touzani und Dr. Hasemann besonders erfolgreich. So konnte ihr Poster den ersten Platz belegen! Der Gewinn betrug nicht nur eine Urkunde, sondern auch ein Preisgeld in Höhe von 100 €. Hier wollen wir nun diese spektakuläre Projektarbeit der Herren Hopfe, Liebig, Fenn und Aldraawi etwas ausführlicher vorstellen und würdigen.

Ziel dieses Projekts war es, eine flugfähige Modellrakete, unter Zuhilfenahme von baumarküblichen Materialien, zu konstruieren. Dabei musste beachtet werden, dass ein vorgegebener Raketenmotor von der Rakete aufgenommen werden kann, die Rakete eine Größe von einem Meter nicht überschreiten durfte und über eine vorgegebene Rampe zu starten war. Die Materialkosten sollten dabei 50 Euro nicht überschreiten. Der vorgegebene Raketenmotor sollte zudem Zucker als Treibstoffkomponente beinhalten. Um die „Zuckerraketen-Challenge“ zu gewinnen, sollte die Rakete im direkten Vergleich höher als das Konkurrenzmodel der Betreuer fliegen. Der Konstruktion vorangestellt, waren Überlegungen zur Aerodynamik und Stabilität von Flugkörpern zu treffen.

 Stabilität einer Rakete

Die theoretischen Erkenntnisse hat die Gruppe IWF4 mit dem Bau der „Sugar 1“ umgesetzt. Der Raketengrundkörper bestand dabei aus einem HT-Abwasserrohr mit 50 mm Durchmesser. Als konische Raketenspitze wurde ein passendes Sektglas aus Polystyrol entsprechend modifiziert. Die Raketenfinnen wurden aus Plexigals-Platten hergestellt und mittels Polymerkleber am Raketenrumpf befestigt. Als Motoraufnehme diente eine Anschlussverschraubung für Kaltwasserleitungen.

 Design und Bau der "Sugar 1"

Für den Bau des Raketenmotors kam ein PVC PN16 Rohr mit 25 mm Durchmessern zum Einsatz. Zuerst wurde Bentonit (handelsübliches Katzenstreu) in das PVC-Rohr eingefüllt und anschließend mit einem Holzstab und Hammer auf eine Länge von 20 mm verdichtet. Dann erfolgte schrittweise die Befüllung und Verdichtung des Whitemix, bis der Motor auf einer Länge von 90 mm mit Treibstoff gefüllt war. Anschließend wurde das offene Ende des PVC-Rohres mit Bentonit verschlossen. Um nun einen Raketenmotor aus dem so befüllten PVC-Rohr zu machen, wurde ein 5 mm Loch einseitig bis zum Ende des Whitemix gebohrt. Die Bohrung übernahm dabei die Doppelfunktion des Brennraums und diente gleichermaßen als Schubdüse – fertig war der selbstgebaute „Feststoffbooster“. Um die Funktionsweise dieses Raketenmotors verstehen zu können, wurde für einen „Static Fire Test“ ein Motor mit durchsichtigem PVC-Rohr angefertigt. Der kleine Feststoffbooster wurde mit einer Wunderkerze als Lunte gezündet.

Herstellung des Zuckerraketenmotors

Die eigentliche Challenge wurde am 28.03.2021 ausgetragen, wobei zum ersten Mal deutlich wurde, wie stark sich die Raketen „Sugar 1“ von der Rakete der Betreuer (IWF III) unterschied. „Sugar 1“ kommt einer Modellrakete hier extrem nahe. Sie ist etwas gedrungen, hat aber eine deutlich elegantere Linienführung. Neben dem Durchmesser der Raketengrundkörpern ist die Länge ein wesentlicher Unterschied zwischen den beiden Raketen. Ein weiterer Designunterschied besteht im Design und der Anzahl der Finnen. „Sugar 1“ ist mit vier deltaförmigen Leitfloss ausgestattet, während die „IWF III“ auf drei Flossen im Trapezdesign setzt. Grundsätzlich ist die „IWF III“ wesentlich simpler konzipiert. Durch die Verwendung eines PVC-Elektroinstallationsrohres als Raketenkörpers konnte, bei Verwendung des passenden Durchmessers, der Motor direkt in die Rakete gesteckt werden. Eine Motoraufnahme wie bei der „Sugar 1“ war somit nicht erforderlich, was das Startgewicht deutlich reduzierte. Für den Start verfügen beide Raketenmodell über Führungshülsen für die Startrampe.

 Vergleich der beiden Raketen „IWF III“ und „Sugar 1“ sowie „Sugar 1“ auf der Startrampe

Die Startversuche vom 28.03.2021 sind in diesem Videoclip dokumentiert:

Bilder und Text: Dr. Georg Hasemann

Videos: Johannes Hopfe, Robin Liebig, Youssef Aldraawi, Lennart Fenn

Seit etwas mehr als einem Jahr hat das Corona-Virus nicht nur das öffentliche Leben, sondern auch das wissenschaftliche Arbeiten ordentlich auf den Kopf gestellt. Das Institut für Werkstoff- und Fügetechnik hat, wie so viele Institute unserer Universität, den Lehrbetrieb weitgehend auf ein Onlineformat umstellen müssen. Auch wir am Lehrstuhl „Hochtemperaturwerkstoffe“ versuchen, die Lehrinhalte unserer Vorlesungen und Übungen bestmöglich digital zur Verfügung zu stellen. Lehre ist jedoch nur ein Teil unserer wissenschaftlichen Arbeiten. Corona hat auch einen maßgeblichen Einfluss auf die Forschungsaktivitäten an unserem Lehrstuhl. So haben Homeoffice sowie versetzte und flexiblere Büroarbeitszeiten Einzug in unseren stark experimentell ausgerichteten Forschungsalltag erhalten und die regelmäßigen Arbeitsgruppensitzungen wurden, im Sinne der Kontaktminimierung, in den virtuellen Raum verlegt.

Ein wichtiger Aspekt der wissenschaftlichen Arbeit ist das Netzwerken mit nationalen und internationalen Kollegen. So haben nicht nur die privaten Reiseaktivitäten deutlich abgenommen, Corona wirkt sich ganz stark auf die Dienstreisen unseres Lehrstuhls aus. Aufgrund der weltenweiten Pandemiesituation und den Entwicklungen in einigen speziellen Ländern, wurden im vergangenen Jahr viele Konferenzen abgesagt, verschoben und/oder virtuell als Onlinekonferenz durchgeführt. Auch hier versuchen wir, unsere Forschungs- und Kooperationsprojekte sowie die neusten wissenschaftlichen Erkenntnisse weiterhin einem breiten Fachpublikum zu präsentieren. Unter diesen besonderen Umständen haben wir (meist online) an folgenden Veranstaltungen teilgenommen und unsere Forschungsergebnisse vorgestellt:

22.-25.09.2020 MSE Darmstadt

Janett Schmelzer: Additive manufacturing of high temperature metallic materials

07.10.2020 DGM Arbeitskreis Mechanisches Werkstoffverhalten bei hoher Temperatur

Georg Hasemann: Druckkriechen ternär-eutektischer Mo-Si-B-Legierungen

27.11.-04.12.2020 MRS Fall Meeting Boston

Manja Krüger: Properties of Laser-Based Additively Manufactured Mo-Si-B Alloys

Julia Becker: Oxidation Resistance of Additively Manufactured Mo-Si-B Alloys

Janett Schmelzer: Additive Manufacturing of a Near-Eutectic V-9Si-5B Alloy for High-Temperature Application

Christopher Müller: V_SS-V₃B₂ Eutectic Alloys—Microstructure and Compression Properties

Georg Hasemann: Microstructure Evolution and Mechanical Properties of Eutectic V-Si-B Alloys

Maximilian Regenberg: Microstructure Evolution and Mechanical Properties at Intermediate to Elevated Temperatures of Refractory Mo-V-Nb-W-Ti High-Entropy Alloys

09.02.2021 DGM Fachausschuss Intermetallische Phasen

Alle Mitarbeitenden am Lehrstuhl „Hochtemperaturwerkstoffe hoffen auf rasche weltweite Impferfolge und die damit verbundene Rückkehr zu einem weitgehend normalen privaten und wissenschaftlichen Alltags- und Arbeitsgeschehen!

Text und Bilder: Dr. Georg Hasemann

 Am 24. und 25. März 2021 hat der Lehrstuhl „Hochtemperaturwerkstoffe“ zusammen mit der Arbeitsgruppe von Prof. Kyosuke Yoshimi (Department of Materials Science, Tohoku Universtity Sendai, JP) einen Online-Workshop zum Thema der Voraussetzungsfreien rechnungsgestützten Materialentwicklung für Hochtemperaturanwendungen abgehalten. Aktuelle experimentelle und rechnergestützte, theoretische Arbeiten der beiden Partnergruppen wurden in kurzen Vorträgen vorgestellt und gemeinsam diskutiert. Im Mittelpunkt des Workshops stand der Ideenaustausch zur DFT-unterstützen Materialentwicklung von neuen Hochtemperaturwerkstoffen und die Identifikation zukünftiger gemeinsamer Kooperationsvorhaben auf dem Gebiet der refraktärmetallbasierten Werkstoffgruppen.

Das Programm der Japanese-German Spring School ist hier einsehbar.

  Text und Bilder: Dr. Georg Hasemann

 Dr. Shuntaro Ida from the Tohoku University in Sendai, Japan visited our group from February 27^th until March 14^th. He got to know our group and our laboratory equipment during his stay. He also was so kind to present us his current and fascinating research about the elastic properties of non-stochiometric titanium carbides. We had very interesting and fruitful discussions about this topic and the on-going work in particular.

After the work hours we showed him around Magdeburg and had very pleasant meals, drinks and talks together. Our spare time activities include a football game (1.FC Magdeburg vs. Carl Zeiss Jena), cart racing and a visit on a concert at a local band contest. He enjoyed some craft beer brewed in Magdeburg while playing some card games with us and he is now willing to show these very fun games to his colleagues and friends in Japan! ;-) (Text and Pictures: Dr.-Ing. Georg Hasemann)

Shuntaro, it was a real pleasure having you here and we are very much looking forward to meet you again!

Dr. Shuntaro Ida von der Tohoku University in Sendai, Japan hielt am 03.03.2020 einen Vortrag über nicht stöchiometrische Titancarbide und den Einfluss von Substitutionselementen und Leerstellen auf die elastischen Eigenschaften dieser Titancarbide

Es war ein ganz toller Vortrag! Vielen Dank dafür, Shuntaro!

Dr. Georg Hasemann (OVGU) und Linye Zhu (Tohoku University, Sendai, Japan) messen am Synchrotron in Hamburg

Im Rahmen des BMBF-geförderten Projektes „FlexiDS: Aufklärung der Phasen- und Mikrostrukturbildung während der gerichteten Erstarrung neuer metallischer und intermetallischer Materialien durch in-situ Beobachtung des Erstarrungsvorganges mit Photonenbeugung“ fand in der Zeit vom 17.-23.10.2019 die letzte Messzeit an der HEMS-Beamline des DESY in Hamburg statt. Hierbei handelt es sich um ein Verbundprojekt, welche die OVGU zusammen mit dem KIT und dem HZG bearbeitet hat.

Während der Messwoche wurde eine ternär-eutektische Mo-Si-B-Legierung gerichtet erstarrt und zeitglich mittels hochenergetischer Röntgenstrahlung in-situ untersucht. Die Anlage ist dabei in der Lage durch Röntgenbeugung orts- und zeitaufgelöst den Übergang vom schmelzflüssigen und den festen Zustand zu beobachten. Die Experimente leisteten einen wichtigen Beitrag zum Verständnis des ternär-eutektischen Wachstums und Mikrostrukturentstehung.

Unterstützung aus Japan haben wir durch Linye Zhu von der Tohoku Universität Sendai, Japan (Yoshimi Laboratory, Department of Materials Science, Graduate School of Engineering) erhalten, welche den Lehrstuhl Hochtemperaturwerkstoffe für drei Wochen besuchte. Frau Zhu befasst sich in Ihrer Doktorarbeit mit EBSD- und TEM-Analysen von eutektischen Mo-Si-B-Legierungen im Guss- und gerichtet erstarrtem Zustand. Diese Arbeiten werden in Kooperation zwischen Prof. Manja Krüger und Prof. Kyosuke Yoshimi durchgeführt. (Text und Bilder:  Dr.-Ing. Georg Hasemann)