Thomas Lundin Christiansen, Danmarks Tekniske Universitet

Fagområde

Materialeteknologi (metallurgi)

Kort beskrivelse af projektet

Spændinger i materialer kan opstå under fremstilling eller kan introduceres ad kemisk vej, f.eks. ved overfladehærdning. Spændinger kan bidrage til et materiales gode egenskaber f.eks. udmattelsesegenskaber, men kan også være med til at forringe egenskaberne af et materiale. Det er derfor vigtigt at have et præcist kendskab til spændingstilstanden i et materiale for at kunne forudsige dets opførsel.

Transport af atomer i materialer sker under indflydelse af spændinger, og hvis der er store spændinger til stede, så kan denne effekt blive meget markant. Dette kan have store konsekvenser for design af materialer og materialeprocesser - i værste fald kan det give anledning til havari.

I projektet undersøges et specielt materialesystem, som kaldes expanded austenite’, der fremstilles ved at indsætte nitrogen eller kulstofatomer i rustfrit stål ved lav temperatur. I dette system er der påvist ekstremt høje spændinger. Ved at benytte dette specielle modelsystem kan spændingers indflydelse på atomtransport og metalstrukturer tydeliggøres og danne baggrund for en mere generel beskrivelse – og forståelse – af disse fænomener.

De forskningsmæssige udfordringer og perspektiver

Hvis man opnår en grundlæggende forståelse af spændingers indflydelse på metalstrukturer og atomtransport, vil det medføre en mere præcis beskrivelse af en lang række teknologiske processer. Dette vil i sidste ende betyde bedre materialer og materialeegenskaber. En forskningsmæssig udfordring vil være at skelne mellem de forskellige fænomener, der kan optræde i spændingspåvirkede materialer.

Hvad er de langsigtede perspektiver?

Det er et mål at kunne beskrive og forstå de mekanismer, der knytter sig til transportmekanismer og strukturomdannelser under indflydelse af spændinger. Dette kan i sidste ende have en direkte teknologisk relevans for design af materialer og forbedring af materialers overfladeegenskaber, idet man kan forudsige deres opførsel mere præcist. Projektet knytter derved grundforskning sammen med teknologi. Teknologisk set kan man forstille sig, at en beskrivelse af de grundlæggende fænomener kan give anledning til udarbejdelse af kommerciel software til processtyring, f.eks. i forbindelse med overfladehærdning.

Hvordan forholder projektet sig til områdets internationale udvikling?

Forskningsprojektet er tæt knyttet til den internationale udvikling på området, idet projektet skal udføres i tæt samarbejde med andre europæiske forskningsgrupper med hver deres ekspertise. Forskningsområdet er dog ikke særligt veludviklet. Dette skyldes delvist, at det har været svært at finde det rigtige materiale-modelsystem.

Hvordan vil du anvende Det Frie Forskningsråds Ung Eliteforskerpris?

Pengene giver mulighed for at komme længere i forståelsen af spændingers indflydelse på materialefænomener i legeringer af primært rustfrit stål, end det ellers ville være muligt. Det kunne f.eks. være en mulighed at få fremstillet specielle forskningsmaterialer eller gøre brug af specielle analyseteknikker, som ellers ikke er til rådighed.

Hvordan opstod din interesse for netop dette forskningsfelt?

Interessen for det specifikke forskningsområde, som projektet omhandler, opstod med baggrund i en række observationer på ’expanded austenite’-systemet, som ikke umiddelbart kunne forklares uden at tage spændinger med ind i billedet. Det virkede derfor oplagt at benytte dette system for at opnå mere viden om spændingsinducerede fænomener. Denne viden kan bidrage til at give en indsigt i andre materialer, hvor spændingerne er mindre, og hvor effekten af spændinger ikke så nemt kan isolerers. Fremstilling af ’expanded austenite’ under meget kontrollerede forhold (og til teknologisk anvendelse til overfladehærdning af rustfrit stål) udspringer af et tidligere FTP-støttet forskningsprojekt.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg er gift med Gitte, som er ph.d.-studerende i psykologi. Sammen har vi Alexander på 9 måneder. I min fritid prøver jeg at få tid til at løbetræne samt at dyrke min hobby, som er musik.

——————————

Forskningsrådet for Teknologi og Produktions begrundelse for tildeling af prisen

Thomas Lundin Christiansen er 31 år, kandidat fra Danmarks Tekniske Universitet og fik tildelt ph.d.-graden fra samme sted i 2004. Hans forskningsområde er materialeteknologi og inden for dette felt har han primært fokuseret på, hvordan metallegeringers egenskaber kan forbedres. Mekanisk styrke, elasticitet samt slidstyrke og korrosionsbestandighed af legeringernes overflader er her centrale emner. Thomas Lundin Christiansen har i sin forskningskarriere publiceret meget flittigt i internationale tidsskrifter, og han har desuden medvirket ved hele fire patenterede opfindelser. Forskningsrådet for Teknologi og Produktion har i 2007 bevilliget støtte til Thomas Lundins Christiansens post.doc.-projekt ’The influence of stress on growth- and transformation kinetics of interstitial alloys’. Emnet ligger i forlængelse af, hvad han tidligere har arbejdet med: Ved kontrolleret introduktion af carbon - eller nitrogenatomer i legeringers overflade kan man forbedre legeringernes egenskaber, men man skaber samtidig mere eller mindre ustabile atomare strukturer inde i metallet. Når disse ustabile strukturer med tiden nedbrydes, kan en legerings mekaniske egenskaber ændres – metaltæthed er et eksempel herpå. Thomas Lundin Christiansen vil som den første i sit post.doc.-projekt forsøge at inddrage samtlige de parametre, der er bestemmende for mobiliteten af frematomer i interstitielle legeringer ved en kombination af eksperimenter og numerisk modellering. En sådan mere præcis forståelse af drivkræfterne vil kunne danne grundlag for udvikling af nye og forbedrede metalliske materialer.

——————————

Yderligere oplysninger om projektet

Thomas Lundin Christiansen. 4449 3324 (privat), 2216 3729 (mobil), 4525 2208 (arbejde); e-post: eller

Yderligere oplysninger om baggrunden for prisen

Formand for Forskningsrådet for Teknik og Produktion, professor Marcel A.J. Somers. Telefon: 4525 2250, e-post:

Forskningsprojektets videnskabelige titel

The influence of stress on growth- and transformation kinetics of interstitial alloys

Bevilling fra Forskningsrådet for Teknik og Produktion

2.940.000 kr.

Ansættelsessted

Materialeteknologi og Udvikling (MTU), Danmarks Tekniske Universitet

Forskningsprojektet udføres på

Materialeteknologi og Udvikling (MTU), Danmarks Tekniske Universitet