Chair of

High Temperature Materials

Multi-component materials are known as alloys which are based on a variety of elements in equiatomic or highly concentrated fractions, instead of the concept of alloys based on one mayor element. Materials classes like High-Entropy alloys (HEAs), Medium-Entropy alloys (MEAs) and Compositionally Complex Alloys (CCAs) belong to these systems. The special feature of multicomponent alloys is due to the physical and thermodynamic conditions (high entropy effect, cocktail effect, sluggish diffusion effect, etc.), which lead to outstanding mechanical and physical material properties. Especially refractory elements such as Mo, Nb, Ta and Ti have emerged as essential components regarding the development of high-temperature materials. However, an additional aspect has rather moved into the background: the biocompatibility of many refractory metals. This property is considered as a key aspect in the development of multicomponent alloys for biomedical applications. In the course of this research project, materials conception and alloy development is carried out at the chair of high-temperature materials of Otto-von-Guericke University Magdeburg, whilst biocompatibility experiments and validation are conducted in cooperation with the chair of experimental orthopedics under supervision of Prof. Dr. rer. nat. Jessica Bertrand. The aim of this project is to develop a novel multi-component alloying system with outstanding mechanical properties, combined with optimized biocompatibility with respect to different biological cells and tissue for the use in biomedical applications.

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Die sogenannten High Entropy Alloys (HEAs; dt. Hochentropielegierungen) oder auch Compositionally Complex Alloys (CCAs) stellen eine neue attraktive Werkstoffklasse dar, welche vielversprechende mechanische, physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen. Sie bestehen im Gegensatz zu den konventionellen Legierungen auf der Basis eines bestimmten Metalls aus mindestens 5 verschiedenen Elementen in etwa gleichen atomaren Anteilen. Solche Legierungen haben beachtenswerte Eigenschaftenprofile, die sich deutlich von denen der jeweiligen Ausgangskomponenten unterscheiden. Als besonders interessant erscheinen refraktärmetallbasierte HEAs, sie bestehen typischerweise aus Komponenten mit Schmelztemperaturen jenseits von 2000°C. Diese refraktärmetallbasierten HEAs sind neue vielversprechende Werkstoffkandidaten für Hochtemperatur-Strukturwerkstoffe in verschiedenen Bereichen der Energietechnik, z.B. als Gasturbinenschaufel oder Solarreceiver. Darüber hinaus sind aber auch potentielle Anwendungen in der Medizintechnik aufgrund ihrer guten Biokompatibilität denkbar.

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