gemeinsam einzigartig

Akademische Mitarbeiterin / Akademischer Mitarbeiter / Doktorandin / Doktorand (w/m/d)
Bildungs- und Wachstumsmechanismen von CrTaO4-Deckschichten und Verbesserung ihrer Eigenschaften auf relevanten Hochtemperaturlegierungen

Organisationseinheit

Institut für Angewandte Materialien - Angewandte Werkstoffphysik (IAM-AWP)

Tätigkeitsbeschreibung

Forschungsgebiet:

Die Oxidationsbeständigkeit von Hochtemperaturwerkstoffen beruht auf der Ausbildung von Deckschichten, die das metallische Substrat von der sauerstoffhaltigen Atmosphäre trennen. Während die Eigenschaften von Cr2O3, Al2O3 und SiO2, die zu den schützenden Oxiden gehören, seit Jahrzehnten untersucht werden, ist das Verhalten komplexer Oxide wie z.B. CrTaO4 weitgehend unbekannt. CrTaO4-Schichten bilden sich auf einigen refraktärmetallbasierten Hochentropielegierungen, die eine unerwartet hohe Oxidationsresistenz bei Temperaturen bis 1500 °C aufweisen. Auch für Nickelbasiswerkstoffe wurden die Bildung von CrTaO4-Schichten und eine damit einhergehende Abnahme der Oxidationsgeschwindigkeit beobachtet.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Eigenschaften von CrTaO4 umfassend zu verstehen. Dazu sollen untersucht werden: (i) Bildungs- und Wachstumsmechanismen des CrTaO4, (ii) Resistenz gegen Abdampfung und Nitrierung, (iii) gezielte Dotierung zur Verbesserung der Schutzeigenschaften und (iv) Übertragbarkeit des Dotierungseffekts auf relevante Werkstoffsysteme.

Die grundlegenden Mechanismen der Ausbildung und des Wachstums von CrTaO4 sowie seine Eigenschaften sollen an den Modelllegierungen Cr-20Ta, Ni-20Cr-20Ta und Ta-Cr-Ti-Al studiert werden. Während der erste Werkstoff die einfachste CrTaO4-bildende Modelllegierung darstellt, repräsentieren die zwei weiteren Legierungen Referenzwerkstoffe für CrTaO4-bildende Ni-Basis- bzw. Hochentropielegierungen. Es soll geklärt werden, wie die chemische Zusammensetzung der Legierung und die umgebende Atmosphäre die Charakteristika des CrTaO4 beeinflussen. Dotierungseffekte sollen anhand der Zugabe von 3 At.% Ag, Cu, Re bzw. W zu einer äquimolaren Ta-Cr-Ti-Al-Legierung untersucht werden. Es ist zu erwarten, dass das Legieren mit Ag oder Cu die Konzentration von Sauerstoffleerstellen und damit die Oxidationsrate erhöht. Dagegen sollten W oder Re einen positiven Effekt auf die Defektkonzentration und damit auf die Oxidationsresistenz von Ta-Cr-Ti-Al nehmen. Die Überprüfung der Arbeitshypothesen soll mittels Oxidationsexperimenten bei verschiedenen Sauerstoffpartialdrücken und Temperaturen erfolgen. Die Kinetik der Oxidation soll thermogravimetrisch verfolgt werden, während die Untersuchung der gebildeten Oxidschichten mittels hochauflösender Mikroskopie und Mikrobereichsanalysen (u.a.) erfolgt. Schließlich soll geklärt werden, ob der Dotierungseffekt auf bereits eingesetzte Ni-Basis- sowie völlig neuartige aber hochversprechende Hochentropielegierungen übertragbar ist.

Zusätzlich zu den Forschungsaufgaben unterstützen Sie das Institut (Frau Prof. Dr. Gorr) bei Lehrveranstaltungen (Assistenz bei der Vorbereitung und Durchführung der Vorlesungen, Seminaren, Beisitzen bei mündlichen Prüfungen).

Eintrittstermin

01.02.2022

Persönliche Qualifikation

Sie verfügen über ein mit überdurchschnittlichem Erfolg (Note besser als 2.0) abgeschlossenes Diplom- oder Masterstudium im Bereich der Ingenieurwissenschaften, der Materialwissenschaft, Physik oder einer verwandten Fachrichtung. Neben Kreativität und Engagement bringen Sie die Fähigkeit zum wissenschaftlichen Arbeiten sowie die Bereitschaft zur Unterstützung der deutsch- und englischsprachigen Lehrtätigkeiten (Vorlesungen, Praktika, Seminare) mit. Großes Interesse sollten Sie haben an experimentellen und theoretischen Fragestellungen in den Bereichen Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. Zudem streben Sie die Promotion in einer ingenieurwissenschaftlichen Disziplin an.

Entgelt

EG 13, sofern die fachlichen und persönlichen Voraussetzungen erfüllt sind.

Vertragsdauer

2 Jahre (mit einer Option auf Verlängerung)

Bewerbungsfrist bis

15.12.2021

Fachliche/r Ansprechpartner/in

Fachliche Auskünfte erteilt Ihnen gerne Frau Prof. Dr-Ing. Gorr, Tel. +49 721 608- 23720, E-Mail: bronislava.gorr@kit.edu oder Herr Dr. Carsten Schroer, Tel. +49 721 608-24840, E-Mail: carsten.Schroer@kit.edu

Bitte bewerben Sie sich online über den unten stehenden Button für die Ausschreibungsnummer 732/2021.

Ausschreibungsnummer: 732/2021

Wir streben eine möglichst gleichmäßige Besetzung der Arbeitsplätze mit Beschäftigten (w/m/d) an und würden uns daher insbesondere über Bewerbungen von Frauen freuen.

Bei gleicher Eignung werden anerkannt schwerbehinderte Menschen bevorzugt berücksichtigt.

Kontakt

Bei allgemeinen Fragen zur Bewerbung:
Personalservice (PSE) - Personalbetreuung
Herr Meschar
Telefon: +49 721 608-25029,

Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Hermann-von-Helmholtz-Platz 1
76344 Eggenstein-Leopoldshafen