Lehrstuhl für Metallische Werkstoffe, FSU Jena

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Forschung

Veröffentlichungen

Professur für Metallische Werkstoffe

Legierungsentwicklung, Charakterisierung von Gefüge und Eigenschaften metallischer Werkstoffe, Gefügebildung (Phasenumwandlungen flüssig/fest und fest/fest), innere und äußere Grenzflächen

Mitglieder der Arbeitsgruppe Metallische Werkstoffe im September 2022

Aktuelles

ZIM-Projekt „SoftMadeHart“:
Im Projekt wird in Kooperation mit mittelständischen Unternehmen und der RWTH Aachen eine neue Legierung für Werkzeuge in der Ölsandförderung entwickelt. Die computergestützte Werkstoffentwicklung steht im Mittelpunkt. Es werden allgemeine Werkzeuge entwickelt, die sich auf andere Anwendungen und Prozesse übertragen lassen. Das Projekt wird in der zweiten Jahreshälfte 2022 starten. Federführend im Projekt ist Dr. Stephanie Lippmann.

Als Gastwissenschaftlerin bereichert Frau Dr. I. Nizovtseva ab März 2022 die Arbeitsgruppe. In der Zusammenarbeit wird die Bildung von Arktischem Eis in den Sommermonaten mithilfe metallischer Modelllegierungen untersucht und theoretisch beschrieben. Das langfristige Ziel der Zusammenarbeit ist den Einfluss der Eisschichtbildung auf die globale Klimaentwicklung zu beschreiben.

Verlängerung DFG-Projekt zur Legierungsentwicklung
Das Kooperationsprojekt „Neue Materialien hoher Steifigkeit für den Leichtbau durch additive Fertigung mit Ultrakurzpuls-Lasern“ geht in die zweite Förderperiode. Am Lehrstuhl wird eine zum Selektiven Laserschmelzen kompatible Legierung auf Al-Li-Basis entwickelt. Federführend verantwortlich ist Dr. D. Liu.

Neues DFG-Projekt: Gefügemodellierung in Nickelbasis-Superlegierungen
In dem für 3 Jahre von der DFG geförderten Projekt wird die Gefügebildung in Nickelbasis-Superlegierungen in einem weiten Bereich von Unterkühlungen experimentell und theoretisch untersucht. Das Projekt wird durch Dr. Nikolai Kropotin verstärkt, federführend verantwortlich ist Dr. P. Galenko.

Zum Tod von Prof. Dr. Dr. h.c. Markus Rettenmayr
Am 7. Mai 2022 ist Prof. Rettenmayr nach schwerem Leiden viel zu früh von uns gegangen. Die Arbeitsgruppe Metallische Werkstoff trauert um Prof. Markus Rettenmayr als ausgesprochenen Fachmann auf dem Gebiet der Metallischen Werkstoffe und umsichtigen Vorgesetzten. Wir, die ihn persönlich kannten und täglich mit ihn interagierten, trauern im Besonderen um den Menschen Markus Rettenmayr. Als Mentor und Freund wird er immer einen festen Platz in unseren Erinnerungen und Herzen haben.

Neue Möglichkeiten der Analytik mit unserem neuen Transmissionselektronenmikroskop
In den letzten Monaten wurde erfolgreich unser neues TEM in Betrieb genommen. Mit seiner Auflösungsgrenze von 0,8Å ist es in der Lage, Strukturen auf der atomaren Skala abzubilden.
Das hohe Auflösungsvermögen wird durch die Kombination von hoher mechanischer Stabilität durch ein separates Betonfundament und einem Elektronenstrahl höchster Qualität ermöglicht. Damit kann der Elektronenstrahl auf eine einzelne Atomsäule fokussiert und diese direkt abgebildet werden. Mit den zwei Spektrometern des Mikroskops können überdies die in dieser Säule enthaltenen Elemente identifiziert werden.
Die fünf bildgebenden Detektoren erlauben darüber hinaus eine zeitaufgelöste Aufnahme mit hoher Frequenz und Auflösung, beispielsweise von Phasenumwandlungsprozessen im beheizten Probenhalter.
Das gemeinsam von der FSU, dem Land Thüringen und der DFG finanzierte Gerät wird vom Otto-Schott-Institut und vom Institut für Festkörperphysik genutzt, steht aber im Rahmen von wissenschaftlichen Kooperationen auch externen Nutzern zur Verfügung.

Erste Promotion des neuen Jahres erfolgreich abgeschlossen
Als erster Promovend des neuen Jahres konnte Timo Könen seine Doktorarbeit erfolgreich verteidigen. In seiner Arbeit konnte er neue Materialien zur Herstellung von Band-Hochtemperatursupraleitern qualifizieren. Im Zuge der Arbeit wurde überdies das Herstellungsverfahren optimiert und Diffusionsvorgänge beim Herstellungsprozess wissenschaftlich beschrieben und untersucht.

Rückblick auf ein erfolgreiches Jahr 2018
Neben zahlreich erfolgten Veröffentlichungen konnte im Jahr 2018 sowohl ein Promotions- als auch ein Habilitationsverfahren erfolgreich abgeschlossen werden. In seiner Dissertation untersuchte Dr.-Ing. Martin Drüe die Phasenbildung in Li-Si-C-Legierungen, die grundlegende Bedeutung für die Li-Ionen-Technologie besitzt. Dr.-Ing. habil. Andreas Undisz konnte mit deinen Arbeiten auf dem Gebiet der metallischen Implantatmaterialien und deren Oberflächen erfolgreich die Lehrbefähigung nachweisen. Des Weiteren konnte im Rahmen des SPP 2122 der DFG in Zusammenarbeit mit Prof. Stefan Nolte (IAP) ein Projekt zur Entwicklung neuer, hochsteifer Materialien für die additive Fertigung eingeworben werden. Leider mussten wir uns von Prof. Chuanjun Li verabschieden, der nach nunmehr drei Jahren die Rückkehr nach Shanghai antrat. Mit seinem Abschied geht eine produktive und fruchtvolle Zeit zu Ende.

Besuch aus Jekaterinburg
Im Oktober konnten wir Lyubov Toropova aus Jekaterinburg begrüßen, die im Rahmen ihrer Promotion sechs Monate in unserer Arbeitsgruppe verbringt. Als Spezialistin für Modellierung befasst sie sich in Zusammenarbeit mit Dr. Peter Galenko mit der Simulation von Kristallwachstum mit beliebiger Rotationssymmetrie mittels der Phase Field Crystal-Simulationsmethode (PFC).

Russischer Gastwissenschaftler für 10 Monate zu Besuch
Wir freuen uns, Dr. Vladimir Ankudinov von der Udmurt State University in Izhevsk in unserer Gruppe begrüßen zu können. Durch ein DAAD-Stipendium wurde ihm ein zehnmonatiger Aufenthalt ab Oktober 2017 in unserer Arbeitsgruppe ermöglicht. In Zusammenarbeit mit Dr. Peter Galenko beschäftigt er sich in dieser Zeit mit der theoretischen Modellierung der Kristallbildung mit Hilfe der ”Phase Field Crystal"-Methode.

Neue Impulse aus Oppurg
Vom 25. Bis zum 28. September 2017 traf sich der Lehrstuhl Metallische Werkstoffe zur Klausurtagung auf Schloss Oppurg. Neben zahlreichen wissenschaftlichen Diskussionen wurden vergangene Projekte ausgewertet und neue Impulse für die laufende wissenschaftliche Arbeit generiert. Exkursionen und gesellige Abende rundeten das Programm ab.

Auszeichnung beim ”Best Paper Award" für K. Freiberg und A. Undisz
Im Rahmen der 51. Metallographietagung in Aalen wurden zwei Mitglieder unserer Arbeitsgruppe (Katharina Freiberg und Dr. Andreas Undisz) für Ihre Veröffentlichung in der Praktischen Metallographie über eine schonende Präparationsmethode zur Vorbereitung höchstaufgelöster Oberflächenanalyse ausgezeichnet. Die Präparationsmethode hat bereits zu einem DFG-Projekt (s.u.) und weiteren Zusammenarbeiten geführt. Der Preis ist von der Fa. Buehler gestiftet.

Neues DFG-Projekt: Rissinitiierung in NiTi
In einem neuen 3-jährigen von der DFG geförderten Projekt soll untersucht werden, wie auf NiTi der Aufbau von verschiedenen Oberflächenschichten, die bei der Oxidation entstehen, die mechanischen Eigenschaften des Werkstoffs beeinflusst. Zum Einsatz kommt die Kombination aus höchstaufgelöster Konzentrations- und Strukturanalyse in den ersten Nanometern unter der Oberfläche. Federführend ist Dr. A. Undisz.

Humboldt-Stiftung unterstützt unsere Stipendiaten weiterhin
Dr. Irina Nizovtseva und Dr. Chuanjun Li haben eine erneute Unterstützung ihrer Foschungsarbeiten in Jena erhalten. Beide haben ihren Aufenthalt um je ein Jahr verlängert. Dr. Nizovtseva wird ihren Aufenthalt durch einen 4-wöchigen Gastaufenthalt bei Prof. Nele Moelans in Belgien bereichern.

Parabelflug im September
Wie bereits im vergangenen Jahr wird unsere Arbeitsgruppe auch im September 2017 Experimente während eines Parabelfluges durchführen. Die DLR teilte uns 10 Parabeln zu, wobei jeweils während ca. 22s Schwerelosigkeit besteht. Thema sind Phasenbildung und Erstarrungsverhalten von Cu-Zr-Legierungen.

Neues DFG-Projekt: Keimbildung an ebenen Grenzflächen
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert ein Projekt über die Keimbildung bei fest/fest-Phasenumwandlungen. Struktur der Keime und ihre Orientierungsbeziehung zur Matrix werden im TEM charakterisiert. Aus einem Gutachten: ”Das Vorhaben ... wird zu einer signifikanten Verbesserung des Grundlagenverständnisses von Phasenumwandlungen beitragen".

Verstärkung der Projekte zur Erstarrung unter Schwerelosigkeit
Das Team der Weltraumforschung (Projekte MULTIPHAS und NEQUISOL) wird durch einen weiteren Mitarbeiter verstärkt. Die DFG hat zugestimmt, dass ein Projekt aus Köln/Bochum ab Mitte März 2017 in Jena fortgeführt wird. Ein Doktorand arbeitet zum Thema der raschen Erstarrung von metallischen Legierungen und intermetallischen Verbindungen.

Verlängerung des Humboldt-Stipendiums von Dr. Chuanjun Li
Die Humboldt-Stiftung hat im Februar das Stipendium von Dr. Chuanjun Li um 6 Monate bis Setember 2017 verlängert. Thema seiner Forschung ist der Einfluss von starken Magnetfeldern auf die Gefügebildung in Aluminium- und Nickel- Legierungen.

DFG-Projekt zur Bestimmung von thermischen Daten
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert im neu aufgelegten Programm Neue Geräte für die Forschung ein dreijähriges Projekt zur Entwicklung eines Gerätes, das die simultane Bestimmung der thermischen Eigenschaften (Wärmeleitfähigkeit, thermische Diffusivität, Wärmekapazität) in metallischen Werkstoffen erlaubt. Damit soll der Messaufwand wesentlich verkürzt werden.

2. Promotion aus den Metallen in 2016
Noch rechtzeitig vor dem Jahresende hat Andrea Löffler ihre Promotion verteidigt. Die Ergebnisse zu Mushy-Zone-Dynamik, Gefügebildung in Temperaturgradienten, insbesondere aber auch die Anwendbarkeit der Erkenntnisse zur Herstellung von intermetallischen Phasen, sind bei den Gutachtern auf ein sehr positives Echo gestoßen.

DFG-Projekt zu thermoelektrischen Materialien erweitert
Das Projekt zu den thermoelektrischen Materialien auf Basis von Bi2Te3 wird durch eine weitere Kraft verstärkt. Die DFG bewilligte einen Ergänzungsantrag mit einer zusätzlichen Doktorandenstelle, die ab Januar 2017 besetzt wird. Zusätzlich zu den strukturellen Variationen soll Impfen mit Halogeniden untersucht werden.

Russische Gastwissenschaftler zu Besuch im Herbst 2016
Wir heißen drei russische Gastwissenschaftler willkommen, die sich an unserer Arbeitsgruppe mit der Theorie dendritischer Erstarrung sowie generell der Phasenfeld-Modellierung beschäftigen. Im Oktober besucht uns Vladimir Ankudinov von der Udmurt State University in Izhevsk, im November verbringt Professor Dmitri Alexandrov von der Ural Federal University in Jekaterinburg drei Wochen in Jena, und im Dezember begrüßen wir Ilya Starodumov, ebenfalls aus Jekaterinburg.

Humboldt-Stipendium von Dr. Nizovtseva verlängert
Dr. Irina Nizovtseva verlängert ihren zweiten von drei geplanten Aufenthalten in unserer Gruppe um 3 Monate. Die Humboldt-Stiftung hat unmittelbar zugestimmt.

Gäste im Sommer 2016
Dr. Manoj Varma vom CSIR-NIIST in Trivandrum (Arbeitsgebiet Heusler- Legierungen) und Prof. Xinzhong Li, Harbin Institute of Technology (wasserstoffpermeable Membranen), besuchen unsere Arbeitsgruppe im August 2016.

DFG-Projekt zur eleganten Messung von Diffusionsdaten
Die zuverlässige Bestimmung von Diffusionskoeffizienten ist mit hergebrachten Methoden so aufwendig, dass sie häufig gar nicht stattfindet. In einem DFG-Projekt mit dreijähriger Laufzeit soll eine neue Methode zur Messung von Diffusionsdaten perfektioniert werden, die den Aufwand ganz signifikant verringert. Federführend im Projekt, das im August 2016 startet, ist Dr. Hannes Engelhardt.

DFG-Projekt zu Massivumwandlung
In einem dreijährigen Projekt wird eine spezielle Form der Phasenumwandlung, die Massivumwandlung, in binären und ternären Legierungen untersucht. Ziel ist es, belastbare Informationen über den Einfluss der Grenzfläche auf die Geschwindigkeit von Phasenumwandlungen zu ermitteln. Das Projekt startet im August 2016 und steht und der Leitung von Dr. Stephanie Lippmann.

Wahlen des OSIM Direktoriums
Im Juli 2016 wurde im Institutsrat das Direktorium des OSIM für eine Dreijahresperiode ab Oktober 2016 gewählt. Der Institutsrat wählte Prof. Wondraczek zum neuen geschäftsführenden Direktor, die Professoren Müller und Rettenmayr bleiben im Direktorium, Prof. Delia Brauer kommt neu dazu und Prof. Rüssel scheidet aus.

1. Promotion in 2016
Annett Seide hat im Februar 2016 ihre Promotion über Keimbildung und Kinetik der Phasenbildung in Diffusionspaaren abgeschlossen. Sie wird ihre Begabung zum Modellieren und Simulieren in Zukunft in der Industrie pflegen.

Weitere Humboldt-Stipendiatin bei den Metallischen Werkstoffen
Dr. Irina Nizovsteva aus Jekaterinburg verstärkt unsere Arbeitsgruppe ab November 2015. Sie ist mit einem Stipendium für erfahrene Wissenschaflter der Humboldt-Stiftung ausgestattet und wird hauptsächilich mit Dr. Peter Galenko die Simulation komplexer Phänomene in Zweiphasengemischen betreiben.

Humboldt-Stipendiat bei den Metallischen Werkstoffen
Dr. Chuanjun Li aus Shanghai hat erfolgreich einen Antrag auf ein Postdoktorandenstipendium bei der Humboldt-Stiftung gestellt. Er wird unsere Arbeitsgruppe ab Oktober 2015 für ca. 18 Monate verstärken. Er beschäftigt sich mit dem Einfluss starker Magnetfelder auf die Gefügebildung und legt dabei besonderes Augenmerk auf die Erstarrung aus der Schmelze. Ziel der Zusammenarbeit ist es, Den Einfluss von Magnetfeldern auf die Seigerungsbildung besser zu verstehen.

ESA-Projekt zu Ungleichgewichtserstarrung
Die European Space Agency fördert einem Konsortium aus Deutschland (DLR Köln, FSU Jena) Frankreich (Mines-ParisTech), Spanien (CNIM-CSIC Madrid), Kanada (U Alberta) und England (U Leeds) ein dreijähriges Projekt zu Keimbildung und Ungleichgewichtserstarrung unter Schwerelosigkeit. Unser Anteil wird in der Legierungsherstellung, der Durchführung von Experimenten im elektromagnetischen Levitator und der Gefügecharakterisierung liegen. Projektbeginn ist im Herbst 2015.

Promotion in 2015
Hannes Engelhardt hat im September 2015 sein Promotionsprojekt mit großem Erfolg abgeschlossen. Aus den während seiner Arbeit entwickelten Ideen zur Diffusion in Temperaturgradienten ist bereits ein DFG-Antrag entstanden.

DLR-Projekt zu Glasbildung
Das DLR fördert ein dreijähriges Projekt zur Untersuchung der Glasbildung in metallischen Legierungen ab September 2015. Das Projekt wird von Dr. Peter Galenko geleitet, federführend bearbeitet wird es von Stefanie Koch.

Gäste im Sommer 2015
Prof. Mingfang Zhu von der Southeast University in Nanjing und Prof. Xinzhong Li vom Harbin Institute of Technology besuchen unserer Arbeitsgruppe im Juli/August 2015. Es werden die Zusammenarbeiten auf den Gebieten des Temperaturgradienten-Zonenschmelzens und der Legierungsentwicklung wasserstoffpermeabler Membranen gepflegt.

DFG-Projekt zu Erstarrung und Phasengrenzen in sehr dünnen Kapillaren
Von der Deutschen Forschungsgemeinschaft wurde erneut ein Projektantrag befürwortet. In dem 3-jährigen Projekt werden Experimente zur gerichteten Erstarrung in sehr dünnen Kapillaren durchgeführt und Effekte analysiert und beschrieben, die von der Anisotropie der Grenzflächenenergie beeinflusst werden. Bei der äußerst schwierigen Befüllung der Kapillaren wird auf die Kompetenz von Prof. Markus Schmidt (OSIM/IPHT) und Chhavi Jain (IPHT) zurückgegriffen. Federführend im Projekt ist Dr. Klemens Reuther.

DFG-Nachwuchsakademie durchgeführt
In Schlitz bei Fulda wurde im Juni 2015 die Nachwuchsakademie zum Thema Thermodynamik und Kinetik durchgeführt. In der einwöchigen Veranstaltung wurden 15 Nachwuchswissenschaftler (bis max. 4 Jahre nach der Promotion) von 10 Wissenschaftlern nationaler und internationaler Provenienz zu ihren Forschungsideen beraten. Wenn die Teilnehmer ihre optimal vorbereiteten Anträge bei der DFG eingereicht haben werden, darf mit einer guten Genehmigungsquote und mit einem vergrößerten Gewicht unseres Gebietes gerechnet werden.

DFG-Projekt DaDriS
Prof. Dr. Andrea Fried und zwei weitere Mitarbeiter führen am Lehrstuhl MeWe und in Zusammenarbeit mit den Wirtschaftswissenschaften ab April 2015 ein auf 3 Jahre angesetztes Projekt mit dem Titel ”Dangerous and Beneficial Drift of Standards in the Modern Working Environment" durch.

DFG-Projekt zu Thermoelektrika
Die Deutsche Forschungsgemeinschaft fördert ein am Lehrstuhl MeWe angesiedeltes 3-jähriges Projekt zu einem speziellen Verfahren der gerichteten Erstarrung (”seeding zone melting") mit dem Ziel, besonders effektive Thermoelektrika (Materialien, mit deren Hilfe Strom aus Wärme erzeugt werden kann) zu erzeugen. Federführend im Projekt, das am 1.4.2015 beginnt, ist Dr. Dongmei Liu.

DFG-Nachwuchsakademie gefördert
Gemeinsam mit dem Institut für Metallurgie der TU Clausthal (Prof. Rainer Schmid-Fetzer) wird dem Lehrstuhl Metallische Werkstoffe von der DFG eine Nachwuchsakademie mit dem Thema ”Thermodynamik und Kinetik" gefördert. Nachwuchsakademien sind ein strategisches und sehr selten genehmigtes Förderinstrument der DFG. Sie dienen der Stärkung wichtiger Forschungsgebiete, indem junge Wissenschaftler/-innen mit kompetenter Beratung durch internationale Experten und erfahrene Kollegen zu ihrem ersten DFG-Antrag geführt werden.

Prof. Li wieder in Jena
Prof. Xinzhong Li vom Harbin Institute of Technology verbringt im Januar und Februar 2015 wieder einige Wochen am Lehrstuhl Metallische Werkstoffe. Er führt seine Arbeiten fort, die bei seinem vorigen Besuch in 2014 begonnen worden waren.

Zweite Promotion aus der Arbeitsgruppe MeWe in 2014 abgeschlossen
Am 6. November 2014 hat Marcel Fink seine Doktorarbeit mit großem Erfolg verteidigt - die zweite Promotion im laufenden Jahr. Mehrere weitere Abschlüsse werden in 2015 erwartet.

Prof. Alexandrov Gast in Jena
Prof. Dmitri Alexandrov aus Jekaterinburg verbringt 3 Monate als Gast in unserer Arbeitsgruppe von Oktober bis Dezember 2014. Er verstärkt den theoretisch arbeitenden Teil unserer Arbeitsgruppe und beschäftigt sich mit mathematischen Modellen zur Berschreibung dendritischen Wachstums.

Roland-Mitsche-Preis an Prof. Rettenmayr
Im Rahmen der 15. Metallographietagung in Leoben im September 2014 wurde Prof. Rettenmayr mit dem Roland-Mitsche-Preis ausgezeichnet. Dieser wird gemeinsam von der ASMET und der DGM verliehen und stellt die höchste Auszeichnung im deutschsprachigen Raum auf dem Gebiet der Metallographie dar.

DFG-Projekt zur Beschreibung von Potentialsprüngen verlängert
Das im Bereich MeWe angesiedelte Projekt ”Thermodynamik und Interdiffusion an Grenzflächen mit Potentialsprüngen” wurde um 2 Jahre verlängert.

Promotion abgeschlossen
Im Juli 2014 hat Martin Seyring sein Promotionsvorhaben mit der Verteidigung äußerst erfolgreich abgeschlossen.

Auszeichnung mit dem Ehrendoktor
Während eines feierlichen Festakts an der Universität Miskolc wurde Prof. Rettenmayr im Juni 2014 der Titel ”Doktor honoris causa" verliehen.

Prof. Rettenmayr, Dekan Prof. Gacsi Blick in die Aula während des Festakts

DFG-Projekt zu Li-Ionen-Akkus um 3 Jahre verlängert
Das im Bereich MeWe angesiedelte Projekt ”Phasenstabilität in Li-Legierungen für lithiumspeichernde Anodenmaterialien” wurde im Rahmen eines Auswahlkolloquiums erfolgreich verteidigt. Zitat aus der Stellungnahme der DFG-Prüfungsgruppe: Im Vorhaben ... wird ein überaus beeindruckender Zwischenbericht vorgelegt, der Zeugnis von einer hohen Kompetenz der Antragsteller gibt.

Fusion von IMT und OSI zu OSIM
Die zwei Institute der FSU, die gemeinsam den Studiengang Materialwissenschaft tragen, werden ab Oktober 2013 noch enger in Lehre und Forschung im gemeinsamen Otto-Schott-Institut für Materialforschung zusammenarbeiten. Die Profs. Rettenmayr und Müller werden der Institutsleitung angehören. Eine feierliche offizielle Eröffnung wird im November stattfinden.

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