Dr.-Ing. Julia Becker
Dr.-Ing. Julia Becker
Werkstofftechnik
Aktuelle Projekte
Werkstoffdesign mittels Legieren und Wärmebehandlung
Laufzeit: 01.07.2023 bis 30.06.2026
Metallische Werkstoffe für Anwendungen als Strukturwerkstoffe, u.a. in korrosiver Umgebung bei unterschiedlichen Temperaturen, müssen ein breites Eigenschaftsspektrum aufweisen. Durch die Zugabe von Legierungselementen können die Eigenschaften in einem breiten Bereich beeinflusst werden. So kann z.B. die Festigkeit von Molybdänwerkstoffen selbst durch geringfügige Mengen an Silizium deutlich gesteigert werden. Auch weitere Eigenschaften, wie der tribologische Abrieb, die Oxidations- bzw. Korrosionsrate und die zyklische Festigkeit, sind stark von der Auswahl, der Konzentration und der Kombination von Legierungselementen abhängig. Zusätzlich spielt der Wärmebehandlungszustand der Legierungen für die anwendungsgerechte Einstellung des Eigenschaftsspektrums eine große Rolle. Für Werkstoffe im Medizinbereich, bspw. Implantatwerkstoffe, spielen außerdem Eigenschaften unter variierenden Beanspruchungsbedingungen (zyklische Belastung) eine entscheidende Rolle. Im Rahmen dieses Projektes sollen Werkstoffe so modifiziert werden, dass Härte und Verschleißbeständigkeit erhöht und die statische bzw. zyklische Beanspruchbarkeit verbessert wird, ohne die Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit zu vermindern. Dabei werden die Mikrostruktur-Eigenschaftsbeziehungen gezielt beeinflusst, um optimale Voraussetzungen für die spätere Anwendung zu schaffen.
ME-MAT: Herstellungsbedingte Optimierung metallischer Hochtemperaturwerkstoffe
Laufzeit: 01.01.2024 bis 31.12.2025
Das übergeordnete Ziel des Vorhabens ME-MAT liegt im Netzwerkaufbau zwischen Kooperationspartnern aus Deutschland, Polen, Bulgarien und Ungarn.
Der wissenschaftliche Fokus liegt auf der Anpassung der Pulverfertigung für additive Herstellungsverfahren. Da der avisierte mehrphasige Werkstoff aus der Gruppe der Refraktärmetalle eine extrem hohe Schmelztemperatur besitzt und gleichzeitig unter Umgebungsbedingungen sehr reaktiv ist, ergeben sich herausfordernde Forschungsfragestellungen.
Abgeschlossene Projekte
Neue Legierungsstrategien für Mo-basierte Hochtemperaturwerkstoffe
Laufzeit: 01.10.2019 bis 30.06.2023
Hinsichtlich der Schonung von Ressourcen und der Verringerung von Umweltbelastungen ist die Steigerung des Wirkungsgrades von Turbinen im Kraftwerks- und Triebwerksbereich ein an Bedeutung zunehmender Forschungsschwerpunkt. Insbesondere ternäre Mo-Si-B Legierungen, deren Gefüge möglichst aus einer kontinuierlichen Mo-Mischkristallmatrix mit homogen verteilten intermetallischen Phasen bestehen, bieten eine ausgewogene Kombination der Hoch- und Raumtemperatureigenschaften. Da die mechanischen Eigenschaften der Mo-basierten Legierungen signifikant durch das Herstellungsverfahren beeinflusst werden, wird an pulvermetallurgischen, schmelzmetallurgischen und additiven Fertigungsverfahren geforscht.
Die verhältnismäßig hohe Dichte (> 9 g/cm³) dieser Legierungsklasse stellt allerdings einen entscheidenden Nachteil bei der potentiellen Anwendung als Turbinenschaufel dar. Ziel soll es sein, die Dichte dieser ternären Legierungen mit Hilfe von geeigneten Legierungsstrategien auf Werte unter 8 g/cm³ zu reduzieren, um die Konkurrenzfähigkeit dieser Werkstoffe zu erhöhen. Die Herausforderung besteht insbesondere darin, dass die wichtigen mechanischen Eigenschaften, wie die Risszähigkeit bei vergleichsweise tiefen Temperaturen und die Kriechbeständigkeit bei Temperaturen oberhalb von 1000°C nicht wesentlich beeinträchtigt werden.
Mikro-Makro-Wechselwirkungen in strukturierten Medien und Partikelsystemen GRK 1554
Laufzeit: 01.10.2014 bis 31.03.2019
Teilprojekt: Mikrostrukturelle Schädigung von beschichteten AlSi-Werkstoffen unter mechanischer und thermischer Belastung
Bearbeitung: Dipl.-Ing. Philipp G. Thiem
Neue intermetallische Schichtsysteme auf AlSi-Substraten werden untersucht. Die beschichteten Werkstoffe werden dabei sowohl statischen als auch zyklischen Belastungen unterworfen, um die Auswirkungen der Legierungszusammensetzung, der Mikrostruktur und der Schichtdicke auf die Rissentstehung und die Rissausbreitung im anwendungsrelevanten Temperaturbereich zu untersuchen. Werkstoffkennwerte, z.B. der Elastizitätsmodul, und weitere Parameter wie die Haftfestigkeit der Schicht sollen dabei in die Modellierung der Schädigungsmechanismen in diesem Werkstoffverbund einbezogen werden.
Teilprojekt: Rissinitiierung und Rissausbreitung in mehrphasigen Hochtemperaturwerkstoffen
Bearbeitung: M.Sc. Julia Becker
Mehrphasige Hochtemperaturwerkstoffe werden in Bezug auf die Rissinitiierung in den einzelnen Phasen, den Rissfortschritt und ihre Bruchzähigkeit untersucht. Erste Experimente zur Risseinleitung und Rissausbreitung wurden an pulvermetallurgisch hergestellten Mo-Si-B-Legierungen mit Hilfe der Eindruck-Bruchmechanik-Methode durchgeführt. Die Erkenntnisse daraus sollen auf gerichtet erstarrte mehrphasige Molybdänwerkstoffe übertragen werden.
Mitarbeit in weiteren Teilprojekten:
* Experimental Investigations and Numerical Simulations of Lamellar Cu-Ag Composites
Bearbeitung: M. Sc. Srihari Dodla
Betreuung: Prof. A. Bertram, Prof. M. Krüger
* Crystal Viscoplasticity Based Simulation of Ti-Al Alloy under High-Temperature Conditions
Bearbeitung: M. Sc. Helal Chowdhury
Betreuung: Prof. K. Naumenko, Prof. H. Altenbach, Prof. M. Krüger
2024
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Improved creep resistance of Mo-V-Si-B alloys with a density below 8 g/cm³
Becker, Julia; Krüger, Manja
In: Intermetallics - Amsterdam [u.a.] : Elsevier Science, Bd. 169 (2024), Artikel 108277, insges. 7 S.
2022
Begutachteter Zeitschriftenartikel
High temperature oxidation performance of an additively manufactured Mo9Si8B alloy
Becker, Julia; Schmigalla, Sven; Schultze, Sabine; Rittinghaus, Silja-Katharina; Weisheit, Andreas; Schmelzer, Janett; Krüger, Manja
In: Oxidation of metals - Dordrecht [u.a.]: Springer Science + Business Media B.V, Bd. 97 (2022), S. 167-181
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Enhanced fracture toughness and high-temperature strength of directionally solidified Mo-XC alloys
Becker, Julia; Breuer, Danio; Bogomol, Jurii; Krüger, Manja
In: Crystals - Basel: MDPI, Bd. 12 (2022), 11, insges. 8 S.
2020
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Oxidation response of additively manufactured eutectic Mo-Si-B alloys
Becker, Julia; Fichtner, D.; Schmigalla, S.; Schultze, S.; Heinze, C.; Küsters, Y.; Hasemann, Georg; Schmelzer, Janett; Krüger, Manja
In: IOP conference series / Materials science and engineering/ Institute of Physics - London [u.a.]: Institute of Physics, Vol. 882 (2020), Paper 012002, insgesamt 9 Seiten[Symposium: Symposium on Materials and Joining Technology, Magdeburg, Germany, 7-8 September 2020]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
The effects of Zr and La2O3 additions on the microstructural and mechanical properties of a Mo-6Si-5B alloy
Becker, Julia; Giese, Marcel; Krüger, Manja
In: IOP conference series / Materials science and engineering/ Institute of Physics - London [u.a.]: Institute of Physics, Vol. 882 (2020), Paper 012001, insgesamt 7 Seiten[Symposium: Symposium on Materials and Joining Technology, Magdeburg, Germany, 7-8 September 2020]
2019
Buchbeitrag
Effects of second phases in Mo-Zr Alloys - a study on phase evolution and mechanical properties
Becker, Julia; Siems, Heiko F.; Krüger, Manja
In: Advances in mechanics of high-temperature materials - Cham: Springer . - 2019, S. 93-105
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Site preference of V and its influence on the elastic properties in the boride series VxMo5-xSiB2 as studied by first principles density functional theory
Touzani, Rachid Stefan; Becker, Julia; Krüger, Manja
In: Journal of alloys and compounds: JAL ; an interdisciplinary journal of materials science and solid-state chemistry and physics - Lausanne: Elsevier . - 2019
Dissertation
Development of density reduced Mo-Si-B alloys
Becker, Julia; Krüger, Manja; Skrotzki, Birgit
In: Barleben: docupoint Verlag, 2020, XVI, 117 Seiten, Illustrationen, Diagramme, 21 cm - (docupoint Wissenschaft; Micro-macro transactions; Volume 36)
2018
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Density reduction of Mo-Si-B alloys by vanadium alloying
Becker, Julia; Betke, Ulf; Hoffmeister, Michael; Krüger, Manja
In: JOM: a publication of the Minerals, Metals & Materials Society (TMS) - New York, NY: Springer Science + Business Media, 1989, Bd. 70.2018, 11, S. 2574-2581
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Alloying effects in Mo-5X (X=Zr, Ti,V) Microstructural modifications and mechanical properties
Becker, Julia; Betke, Ulf; Wessel, Egbert; Krüger, Manja
In: Materials today / Communications - Amsterdam [u.a.]: Elsevier, 2014, Bd. 15.2018, S. 314-321
2017
Buchbeitrag
Der Einfluss der Legierungselemente Ti, V und Zr auf die mechanischen Eigenschaften des Mo-Mischkristalls
Becker, Julia; Krüger, Manja
In: 16. Sommerkurs Werkstoffe und Fügen - Magdeburg, 08. und 09. September 2017: Magdeburg, 08. und 09. September 2017/ Sommerkurs Werkstoffe und Fügen - Magdeburg: Universitätsbibliothek; Mook, Gerhard . - 2017, S. 169-178
2015
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Impact of phase distribution on the fracture toughness of high temperature resistant Mo-Si-B Alloys - Der Einfluss der Phasenverteilung auf die Bruchzähigkeit von hochtemperatur-beständigen Mo-Si-B-Legierungen
Becker, Julia; Krüger, Manja
In: Practical metallography - Berlin: de Gruyter, Bd. 52 (2015), 6, S. 295-313
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