Kurzbeschreibung
Die Induktionsschmelzanlage dient der Untersuchung hochtemperaturbasierter Prozesse in flüssigen Metallen unter definierten Atmosphären und Drücken. Experimente können sowohl bei technischem Vakuum als auch bei Drücken bis zu 10 bar (Überdruck) durchgeführt werden.
Die induktive Beheizung ermöglicht ein schnelles und präzises Aufheizen der Schmelze sowie die gezielte Einstellung definierter Temperatur-Zeit-Profile. Je nach Auslegung können Prozesstemperaturen bis etwa 1600 °C erreicht werden. Die Anlage ist für unterschiedliche Tiegelgrößen und Metallbadvolumina konstruiert, wodurch eine flexible Anpassung an verschiedene experimentelle Anforderungen möglich ist. Durch die Integration der Induktionsspulen in einen druckdichten Reaktor können neben thermischen auch druckabhängige Effekte auf Reaktions- und Stofftransportprozesse untersucht werden. Die Anlage ermöglicht die gezielte Einbringung von Gasen in die Schmelze sowie die Durchführung von Experimenten in definierten Atmosphären.
Die Infrastruktur eignet sich für grundlegende und anwendungsorientierte Untersuchungen in der Metallurgie und Werkstoffwissenschaft, insbesondere zur Analyse von Hochtemperaturreaktionen, Phasenumwandlungen sowie Gas-Metall-Wechselwirkungen unter realitätsnahen Prozessbedingungen.
Ansprechperson
David Scheiblehner
Research Services
• Durchführung von Hochtemperaturversuchen in metallischen Schmelzen unter definierten Druck- und Atmosphärenbedingungen (bis ca. 10 bar)
• Schmelzen und Legieren von Metallen unter kontrollierten thermischen Bedingungen
• Einstellung und Untersuchung definierter Temperatur-Zeit-Profile
• Durchführung von Experimenten mit gezielter Gasinjektion in Metallschmelzen (verschiedene Injektionssysteme)
• Untersuchungen zu Gas-Metall-Wechselwirkungen, Blasenbildung und Stofftransport
• Analyse von Reaktionskinetik und Phasenumwandlungen in Flüssigmetallen
• Untersuchung druckabhängiger Effekte auf metallurgische Prozesse
• Durchführung von Experimenten zur Methanpyrolyse in flüssigen Metallen
• Untersuchung von Prozessparametern wie Temperatur, Druck, Gasvolumenstrom und Legierungszusammensetzung
• Analyse von Wasserstoffbildung und Kohlenstoffentstehung sowie deren Abtrennung
• Unterstützung bei der Entwicklung und Skalierung von Hochtemperaturprozessen, Versuchsdesign, Reaktorauslegung und Prozessführung
Ergänzend stehen umfangreiche Analytikmöglichkeiten zur Verfügung (z. B. Gasanalytik, mikrostrukturelle Charakterisierung, thermodynamische und kinetische Modellierung), die im Rahmen von Forschungskooperationen genutzt werden können.
Methoden & Expertise zur Forschungsinfrastruktur
Mit der druckdichten Induktionsschmelzanlage werden experimentelle Untersuchungen von Hochtemperaturprozessen in metallischen Schmelzen unter variablen Drücken und Atmosphären durchgeführt. Dazu zählen das kontrollierte Schmelzen und Legieren, die Einstellung von definierten thermischen Zuständen sowie die gezielte Variation von Prozessparametern wie Temperatur, Druck und Gaszusammensetzung.
Ein methodischer Schwerpunkt liegt auf der Untersuchung von Gas-Flüssig-Wechselwirkungen, Stofftransportprozessen und Reaktionskinetik in Metallschmelzen. Die Anlage ermöglicht die Einbringung von Gasen mittels verschiedener Injektionssysteme sowie die Analyse von Blasenbildung, Strömungsverhalten und Phasenumwandlungen.
Im Forschungszentrum für Wasserstoff und Kohlenstoff der Montanuniversität Leoben besteht umfassende Expertise in der experimentellen Hochtemperaturmetallurgie, der Auslegung und dem Betrieb induktiver Schmelzanlagen sowie in der Entwicklung metallischer Systeme. Diese Expertise umfasst auch die Methanpyrolyse in flüssigen Metallen, bei der die Zersetzung von Methan zu Wasserstoff und festem Kohlenstoff untersucht wird. Dabei werden insbesondere Reaktionsmechanismen, Einflussgrößen wie Temperatur und Druck sowie die Bildung und Abtrennung der Produkte analysiert.
Die Kombination aus druckfähiger Hochtemperaturinfrastruktur und werkstoffwissenschaftlicher Expertise ermöglicht die Bearbeitung grundlegender und anwendungsorientierter Fragestellungen und bietet eine fundierte Basis für Kooperationen in der Forschung und der industriellen Prozessentwicklung.
Zuordnung zur Forschungsinfrastruktur
Ergänzend gelten die betriebsinternen Sicherheits- und Betriebsanweisungen (werden projektbezogen bereitgestellt).