Al-Fe-Ni-Ti: Phase Diagram Studies in TErnary Subsystems

Bereits seit einiger Zeit werden intermetallische Verbindungen als Werkstoffe für Hochtemperaturanwendungen in Betracht gezogen, und unter den interessanten Verbindungen sind viele, die Aluminium als Hauptbestandteil enthalten. Üblicherweise erfolgt die Weiterentwicklung von einfachen binären Verbindungen zu technisch anwendbaren Werkstoffen, indem zusätzliche Komponenten zulegiert werden, um die Eigenschaften für den praktischen Einsatz zu verbessern. Alle traditionellen Methoden der Legierungsentwicklung beruhten in der Regel auf empirischen Versuchen, was entsprechend zeitaufwändig und teuer werden kann. Etwa innerhalb der letzten zwanzig Jahre wurden dann Modellierungsverfahren entwickelt, welche die Folge des Zulegierens der einzelnen Komponenten vorherzusagen versuchen. Einige dieser Verfahren beruhen auf der sogenannten CALPHAD-
(Calculation of Phase Diagrams) Methode, welche optimierte Datensätze für die Gibbsschen Energien der verschiedenen möglichen Phasen zur Berechnung von Phasendiagrammen verwendet. Verschiedene Erweiterungen dieser Methode erlauben heute z.B. das Gefüge der entsprechenden Materialien in Folge einer gegebenen Wärmebehandlung vorherzusagen ("Phase-Field Ansatz").
Das Vierstoff-System Al-Fe-Ni-Ti ist eines der wichtigsten Aluminium enthaltenden Legierungssysteme, und es ist völlig klar, dass es in Zukunft eine wichtige Rolle für verschiedene Hochtemperatur-Werkstoffe spielen wird. Daher ist es das Ziel des vorliegenden Projekts, experimentelle Daten in Bezug auf Phasengleichgewichte in zwei der ternären Randsystemen zur Verfügung zu stellen, d.h. für die Systeme Al-Fe-Ni und Al-Fe-Ti, die dann als Input für entsprechende Phasendiagrammrechnungen dienen sollen. Die europäische COST-Aktion 535
("Thermodynamics of Alloyed Aluminides - THALU") hat eine Reihe von offenen kritischen Fragen in diesen Systemen identifiziert, die unbedingt geklärt werden müssen.
Es ist geplant, für die experimentellen Untersuchungen der Phasengleichgewichte der beiden ternären Systeme in vorgegebenen Zusammensetzungs- und Temperaturbereichen Thermische Analysen (DTA und DSC), Pulver-Röntgenbeugungsmethoden und Mikrosonden-Analysen zu verwenden. Sollte es sich als notwendig erweisen, werden auch Pulver- oder Einkristallmethoden zur Verfeinerung der Kristallstrukturen von intermetallischen Verbindungen und ihren festen Lösungen herangezogen werden. Zusätzlich wird versucht werden, auch selbst Beiträge zur Berechnung der Phasengleichgewichte auf der Basis der CALPHAD-Methode zu liefern, selbstverständlich in enger Zusammenarbeit mit anderen Partnern in der COST-Aktion 535.