In dieser Vorlesung werden Methoden zur Materialentwicklung behandelt. Neben eine Grundlegende Einführung in die Dichtefunktionaltheorie und die Phasenfeldmethode wird der Schwerpunkt auf die Calphad-Methode (Calculation of Phase Diagramms) und die computergestützte Thermodynamik von Ein- und Mehrstoffsystemen gelegt. Im Rahmen der Vorlesung wird auf die Software ThermoCalc zurückgegriffen. Neben einer praktischen Einführung in die Nutzung dieses Softwarepakets wird an praktischen Beispielen die Entwicklung von Legierungen und die Auslegung von geeigneten Wärmebe-handlungsstrategien aufgezeigt. Das Lernziel der Vorlesung ist, dass die Studierenden an einer konkreten Aufgabenstellung eine eigene Legierung entwickeln können. Ergänzend zu dieser Vorlesung wird das Seminar-Computergestützte Materialentwicklung angeboten, in dem die entwickelte Legierung abgegossen und mit geeigneten Methoden charakterisiert werden kann. Eine Teilnahme an diesem Seminar „CGW“ wird empfohlen. Die Charakterisierung liefert zugleich die Validierung der durchgeführten Berechnungen, sodass die Studierenden ein Gefühl für die Abweichungen zwischen dem thermodynamischen Gleichgewicht und dem erzeugten Ungleichgewichtszustand erhalten.

Welche Grundlagen werden benötigt?

• Werkstoffkunde 1
• Werkstoffkunde 2
• Thermodynamik 1 und 2

Welche Inhalte werden vermittelt?

• Einführung in die Materialentwicklung – gestern, heute, morgen
• Historische Entwicklung der Werkstoffe
• Einführung Dichtefunktionaltheorie
• Einführung Phasenfeldmethode
• Grundlagen der physikalischen Thermodynamik
• Einführung in die Calphad-Methode
• Phasendiaramme
• Erstarrung und Phasenbildung im Festen
• Verschleißbeständige und korrosionsbeständige Werkstoffe
• Wärmebehandlung und Auslegung von Wärmebhandlungsprozesse
• Grundlagen der Diffusion
• Ausscheidungen und Simulation der Ausscheidungskinetik

Lernziele:

• Die Studierenden sind in der Lage, die Calphad-Methode für die Entwicklung von Werkstoffen sowie deren Nachbehandlung und Verarbeitung zu verstehen und anzuwenden.
• die thermodynamischen Grundlagen der Calphad-Methode zu verstehen
• die Methode unter der Verwendung des in der Lehrveranstaltung verwendeten Programms auf andere Fragestellungen, beispielsweise im Rahmen einer Abschlussarbeit, anzuwenden
• einen Transfer des theoretischen Fachwissens auf die industrielle Praxis durchzuführen.
• Die Studierenden können sich eigenständig mit einem komplexen wissenschaftlichen Sachverhalt über einen längeren Zeitraum auseinandersetzen. Sie lernen, sich zu organisieren und sich die Zeit für vorgegebene Inhalte einzuteilen und diese einzuhalten.