Dr. rer.nat. Rachid Touzani
Werkstofftechnik
Abgeschlossene Projekte
HTMA-DS Mo: Kriechverhalten von gerichtet erstarrten mehrphasigen Mo-Legierungen mit und ohne Beschichtung
Laufzeit: 01.03.2020 bis 31.01.2024
Mo-Hf-B und Mo-Zr-B als neuartige Refraktärmetall-Legierungen sind potenzielle Kandidaten für Turbinenanwendungen. Aufgrund der hohen Schmelzpunkte der Konstituenten wird hohe Kriechfestigkeit bis zu Temperaturen um 1.400 °C erwartet; derartig hohe Einsatztemperaturen könnten zu höherer Turbineneffizienz und niedrigerem Primärenergieeinsatz führen. Vorteil der Herstellung über gerichtete Erstarrung mittels Zonenschmelzens ist eine niedrige Konzentration an Sauerstoffverunreinigungen (< 50 ppm), was für die Vermeidung von Versprödung bei geringeren Temperaturen essenziell ist. Über Zonenschmelzen hergestellte Mo-Hf-B- und Mo-Zr-B-Legierungen weisen anisotrope Gefüge auf.
Ziel der Arbeiten ist es, einen Beitrag zur Qualifizierung dieser Legierungen als Hochtemperaturwerkstoffe zu leisten und das Hochtemperatur-Kriechverhalten unter Zugspannung und unter einsatznahen Bedingungen zu untersuchen; Kriechdaten unter Druckspannung, in inerter Atmosphäre liegen in der Literatur bereits vor. Dazu werden die experimentell orientierten Arbeiten in drei Bereiche unterteilt: i) Am Kiewer Polytechnischen Institut, KPI, werden Legierungen über ein dort entwickeltes Zonenschmelzverfahren gerichtet erstarrt hergestellt und dort sowie an der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg, OVGU, hinsichtlich Phasenzusammensetzung und Mikrostruktur charakterisiert. ii) An der OVGU werden Kriechversuche sowohl unter Inertgas als auch unter einsatznahen Bedingungen in Laboratmosphäre durchgeführt. Für die Charakterisierung unter einsatznahen Bedingungen ist der Schutz dieser Legierungen vor Oxidation notwendig; Molybdän oxidiert, das Trioxid verdampft und führt zur schnellen Werkstoffdegradation. Deshalb wird iii) eine Beschichtungsstrategie auf Basis eines partikelgefüllten präkeramischen Polymers entwickelt, um die Legierungen auch unter einsatznahen (oxidierenden) Bedingungen im Zug-Kriechversuch untersuchen zu können. Aus den Ergebnissen wird a) ein Model zum Kriechverhalten dieser neuartigen Werkstoffe und b) ein Modell zur Beschichtung für molybdänhaltige Refraktärmetall-Legierungen entwickelt.
Dichtefunktionaltheoretische Rechnungen an metallischen und intermetallischen Verbindungen
Laufzeit: 01.10.2019 bis 30.09.2022
Viele Fragestellungen im Bereich der metallischen und intermetallischen Verbindungen können mit Hilfe der Dichtefunktionaltheorie (DFT) untersucht werden. Neben der Vorhersage der Kristallstruktur, können auch Lagepräferenzen innerhalb intermetallischer Verbindungen wie Boride und Silizide u.a. mit chemischer Bindungsanalyse untersucht und erklärt werden. Die Untersuchung der elektronischen und phononischen Eigenschaften spielt ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Beurteilung der Stabilität einer metallischen und intermetallischen Verbindung. Ein weiteres Forschungsgebiet ist das Erstellen von qualitativen Existenzbereichen von Matrix-, Nebenphasen und Ausscheidungen in Abhängigkeit der Temperatur und/oder des Drucks mit Hilfe von voraussetzungsfreien thermodynamischen Rechnungen. Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die Vorhersage der mechanischen Eigenschaften wie der elastischen Moduln und Härte.
Dichtefunktionaltheorie ist die Methode der Wahl für metallische und intermetallische Verbindungen, auf Grund ihrer hohen Genauigkeit und Geschwindigkeit in Bezug auf ihre Ergebnisse.
FlexiDS: Aufklärung der Phasen- und Mikrostrukturbildung während der gerichteten Erstarrung neuer metallischer und intermetallischer Materialien durch in-situ Beobachtung des Erstarrungsvorganges mit Photonenbeugung
Laufzeit: 01.08.2016 bis 31.07.2019
Im Projekt FlexiDS soll in Kooperation mit dem Karlsruher Institut für Technologie (KIT) der Prozess der gerichteten Erstarrung in verschiedenen Hochtemperaturmaterialien mit in-situ Röntgenbeugung untersucht werden. In diesem Rahmen soll eine innovative in-situ Probenumgebung für gerichtete Erstarrung an der HEMS-Beamline (High Energy Material Science) des DESY (Deutschen Elektronen Synchrotron, Hamburg) entwickelt und aufgebaut werden. Diese wird den beteiligten Partnern völlig neue Forschungs- und Charakterisierungsmöglichkeiten durch direkte Beobachtung des gerichteten Erstarrungsprozesses bieten. Das Helmholtz-Zentrum-Geesthacht (HZG), das diese Beamline betreut, wird die Konzeption, den Bau und den Betrieb der Probenumgebung unterstützen.
2024
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Effect of oxygen in Mo-TM (TM = Ti, Zr, Hf) solid solutions as studied with density functional theory calculations
Touzani, Rachid; Nizinkovskyi, Rostyslav; Krüger, Manja
In: Crystals - Basel : MDPI, Bd. 14 (2024), Heft 3, Artikel 213, insges. 13 S.
2022
Begutachteter Zeitschriftenartikel
V 8SiB 4 - a new ternary phase in the V-Si-B system
Yang, W. G.; Touzani, Rachid Stefan; Hasemann, Georg; Yazlak, M.; Ziegner, M.; Gorr, B.; Schwaiger, R.; Krüger, Manja
In: Intermetallics - Amsterdam [u.a.]: Elsevier Science, Bd. 151 (2022), insges. 12 S.
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Microstructure formation of cast and directionally solidified Mo-Ti-B alloys
Petrusha, Vadym; Hasemann, Georg; Touzani, Rachid Stefan; Bolbut, Volodymyr; Bogomol, Iurii; Krüger, Manja
In: Metals - Basel : MDPI, Bd. 12 (2022), Heft 6, Artikel 916, insges. 13 S.
Begutachteter Zeitschriftenartikel
SrAl 5Pt 3 and Sr 2Al 6Pt 9 - two new strontium aluminum platinides
Engel, Stefan; Bönnighausen, Judith; Stegemann, Frank; Touzani, Rachid S.; Janka, Oliver
In: Zeitschrift für Naturforschung / B - Berlin: De Gruyter . - 2022
2021
Abstract
First principles density functional theory prediction of the crystal structure and the elastic properties of Mo2ZrB2 and Mo2HfB2
Touzani, Rachid Stefan; Krüger, Manja
In: Intermetallics 2021 - International Conference, 4th till 8th October 2021 : Educational Center Kloster Banz, Germany : programme and abstracts - Jena, Germany: Conventus Congressmanagement & Marketing GmbH, 2021; Krüger, Manja . - 2021, S. 94-95
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Synthesis, crystal and electronic structure of CaNi 2Al 8
Gießelmann, Elias; Touzani, Rachid S.; Morgenstern, Bernd; Janka, Oliver
In: Zeitschrift für Naturforschung / B - Berlin: De Gruyter . - 2021
2020
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Influence of Nb, Ti and Mo on microstructure and mechanical properties of vanadium solid solutions
Müller, Christopher; Touzani, Rachid S.; Betke, Ulf; Krüger, Manja
In: IOP conference series / Materials science and engineering/ Institute of Physics - London [u.a.]: Institute of Physics, Vol. 882 (2020), 012012, insgesamt 10 Seiten[ Symposium: Symposium on Materials and Joining Technology, Magdeburg, Germany, 7-8 September 2020]
Begutachteter Zeitschriftenartikel
First principles density functional theory prediction of the crystal structure and the elastic properties of Mo 2ZrB 2 and Mo 2HfB 2
Touzani, Rachid Stefan; Krüger, Manja
In: Crystals - Basel: MDPI, Volume 10 (2020), issue 10, article 865, 14 Seiten
Begutachteter Zeitschriftenartikel
First principles density functional theory calculations on the elastic properties of Mo-Si based solid solutions
Touzani, Rachid; Krüger, Manja
In: IOP conference series / Materials science and engineering/ Institute of Physics - London [u.a.]: Institute of Physics, Vol. 882 (2020), Paper 012024, insgesamt 10 Seiten[Symposium: Symposium on Materials and Joining Technology, Magdeburg, Germany, 7-8 September 2020]
2019
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
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Unusually strong heteroatomic bonding in the complex polyanion of intermetallic Ba 6Pt 22Al 53
Stegemann, Frank; Touzani, Rachid Stefan; Janka, Oliver
In: Dalton transactions - London: Soc., Bd. 48 (2019), 37, S. 14103-14114
2018
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Cr3 Triangles induced competing magnetic interactions in the new metal boride TiCrIr2B2: An NMR and DFT study
Koumoulis, D.; Kupers, M.; Touzani, R.; Zhang, Y.; Fokwa, B.P.T.; Bouchard, L.-S.
In: Materials Research Bulletin, 2018, S. 91-96, ISSN 00255408, 10.1016/j.materresbull.2017.12.011
2016
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Sr 2 Pd 4 Al 5 : Synthesis, Crystal and Electronic Structures, and Chemical Bonding of a Polar Intermetallic Compound
Stegemann, Frank; Benndorf, Christopher; Touzani, Rachid St.; Fokwa, Boniface P. T.; Janka, Oliver
In: European Journal of Inorganic Chemistry, 2016, S. 1108-1114, ISSN 14341948, 10.1002/ejic.201501455
Begutachteter Zeitschriftenartikel
EuAu 3 Al 2 : Crystal and Electronic Structures and Spectroscopic, Magnetic, and Magnetocaloric Properties
Schmiegel, Jan-Patrick; Block, Theresa; Gerke, Birgit; Fickenscher, Thomas; Touzani, Rachid St.; Fokwa, Boniface P. T.; Janka, Oliver
In: Inorganic Chemistry, 2016, S. 9057-9064, ISSN 0020-1669, 10.1021/acs.inorgchem.6b01530
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Experimental and theoretical investigations of the polar intermetallics SrPt 3 Al 2 and Sr 2 Pd 2 Al
Stegemann, Frank; Benndorf, Christopher; Touzani, Rachid St.; Fokwa, Boniface P.T.; Janka, Oliver
In: Journal of Solid State Chemistry, 2016, S. 143-150, ISSN 00224596, 10.1016/j.jssc.2016.07.019
Begutachteter Zeitschriftenartikel
New ternary tantalum borides containing boron dumbbells: Experimental and theoretical studies of Ta2OsB2 and TaRuB
Mbarki, Mohammed; Touzani, Rachid St.; Rehorn, Christian W.G.; Gladisch, Fabian C.; Fokwa, Boniface P.T.
In: Journal of Solid State Chemistry, 2016, S. 28-33, ISSN 00224596, 10.1016/j.jssc.2016.01.012
2015
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Influence of chemical bonding and magnetism on elastic properties of the A2MB2 borides (A=Nb, Ta; M=Fe, Ru, Os) from first-principles calculations
Touzani, Rachid St.; Rehorn, Christian W.G.; Fokwa, Boniface P.T.
In: Computational Materials Science, 2015, S. 52-59, ISSN 09270256, 10.1016/j.commatsci.2015.03.036
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Ba 3 Pt 4 Al 4 —Structure, Properties, and Theoretical and NMR Spectroscopic Investigations of a Complex Platinide Featuring Heterocubane [Pt 4 Al 4 ] Units
Stegemann, Frank; Benndorf, Christopher; Bartsch, Timo; Touzani, Rachid St.; Bartsch, Manfred; Zacharias, Helmut; Fokwa, Boniface P. T.; Eckert, Hellmut; Janka, Oliver
In: Inorganic Chemistry, 2015, S. 10785-10793, ISSN 0020-1669, 10.1021/acs.inorgchem.5b01842
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Electronic Pseudogap-Driven Formation of New Double-Perovskite-like Borides within the Sc 2 Ir 6– x T x B (T = Pd, Ni; x = 0–6) Series
Hermus, Martin; Scheifers, Jan P.; Touzani, Rachid; Fokwa, Boniface P. T.
In: Inorganic Chemistry, 2015, S. 4056-4063, ISSN 0020-1669, 10.1021/acs.inorgchem.5b00292
2014
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Electronic, structural and magnetic studies of niobium borides of group 8 transition metals, Nb2MB2 (M=Fe, Ru, Os) from first principles calculations
Touzani, Rachid St.; Fokwa, Boniface P.T.
In: Journal of Solid State Chemistry, 2014, S. 227-234, ISSN 00224596, 10.1016/j.jssc.2013.10.013
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Experimental and Theoretical Investigations of the Ternary Boride NbRuB with a Layerlike Structure Type
Mbarki, Mohammed; Touzani, Rachid St.; Fokwa, Boniface P. T.
In: European Journal of Inorganic Chemistry, 2014, S. 1381-1388, ISSN 14341948, 10.1002/ejic.201301488
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Synthesis and Theoretical Investigations of the Solid Solution CeRu 1– x Ni x Al ( x = 0.1–0.95) Showing Cerium Valence Fluctuations
Niehaus, Oliver; Rodewald, Ute Ch.; Abdala, Paula M.; Touzani, Rachid St.; Fokwa, Boniface P. T.; Janka, Oliver
In: Inorganic Chemistry, 2014, S. 2471-2480, ISSN 0020-1669, 10.1021/ic402414f
2013
Begutachteter Zeitschriftenartikel
Nb2OsB2, with a new twofold superstructure of the U3Si2 type: Synthesis, crystal chemistry and chemical bonding
Mbarki, Mohammed; Touzani, Rachid St.; Fokwa, Boniface P.T.
In: Journal of Solid State Chemistry, 2013, S. 304-309, ISSN 00224596, 10.1016/j.jssc.2013.04.018
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg
Institut für Werkstoff- und Fügetechnik (IWF)
Lehrstuhl Metallische Werkstoffe und Lehrstuhl für Hochtemperaturwerkstoffe
Große Steinernetischstraße 6
D-39104 Magdeburg
Telefon: 0391-67-54525
Telefax: 0391-67-44569
Email:
URL: http://www.iwf.ovgu.de/
Lebenslauf
August 1986 geboren in Dortmund
1997-2006 Gesamtschule Gartenstadt Dortmund, Abschluss: Abitur
10/2007–08/2010 Bachelorstudium im Fach Chemie an der RWTH Aachen University
10/2010–10/2012 Masterstudium im Fach Chemie an der RWTH Aachen University
04/2012–10/2012 Studentische Hilfskraft am Institut für Anorganische Chemie der RWTH Aachen University
11/2012–12/2016 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Anorganische Chemie der RWTH Aachen University
08-09/2014 Forschungsaufenthalt an der Iowa State University, Department of Chemistry, Ames, Iowa, USA: Quantumchemical investigations on NaAu2 and BaGa2
01.04.2016 Promotion im Fach Chemie an der RWTH Aachen University
Dissertation bei Privat-Dozent Dr. Boniface P. T. Fokwa:
Quantenchemische Untersuchung der elastischen und magnetischen
Eigenschaften einiger Übergangsmetallboride; Note: Magna cum laude
(Sehr gut)
05-06/2016 Forschungsaufenthalt an der University of California Riverside, Department of Chemistry, Riverside, Kalifornien, USA:
Theoretical modelling of Nb7Fe3B8 and Ta7Fe3B8
Seit 02/2018 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut für Werkstoff- und Fügetechnik der Otto-von-Guericke Universität Magdeburg
Arbeitsgebiete
Quantenchemie an Festkörpern u.a. Vorhersage der Kristallstruktur, ihrer Stabilität und physikalischer Eigenschaften wie Magnetismus, Härte und andere elastische Eigenschaften, Thermodynamik
Mitgliedschaften
Gesellschaft Deutscher Chemiker