Die Desoxidation von Werkstoffoberflächen ist für die sauerstofffreie Produktion essentiell. Um eine geeignete Präparation von Werkstücken einrichten zu können, erforscht dieses Teilprojekt zugrunde liegende Mechanismen und geeignete Desoxidationsprozesse. Der Fokus der ersten Förderperiode liegt insbesondere auf den im SFB betrachteten Konstruktionswerkstoffen auf der Basis von Eisen, Kupfer, Aluminium und Titan. Parallel dazu werden Desoxidationsmodule zum Einsatz in den Teilprojekten der Projektbereiche A und B entwickelt, aufgebaut und getestet.

Die Desoxidation der Oberflächen von Halbzeugen ist ein essentieller Teil bei der sauerstofffreien Fertigung und als solcher relevant insbesondere für den Projektbereich A und die Arbeit mit den desoxidierten Halbzeugen. Die Aufklärung der Mechanismen, welche eine Desoxidation vermitteln, stellt darüber hinaus eine wichtige Grundlage auch im Projektbereich B und bei der Arbeit mit oxidbehafteten Halbzeugen dar.

Als Arbeitshypothesen wird davon ausgegangen, dass die vollständige Desoxidation von Eisen und Stahl, Kupfer, Aluminium und Titan, sowie deren Legierungen möglich ist. Insbesondere besteht die Arbeitshypothese, dass mittels nicht-thermischer Plasmen bei Temperaturen unterhalb von 400 °C eine Desoxidation ohne signifikante Änderung der Mikrostruktur sowie ohne wesentliche Wasserstoffversprödung gelingen kann.

Im Projekt werden die Mechanismen untersucht, die zur Desoxidation von Halbzeugen genutzt werden können. Es werden dabei sowohl die thermische als auch die plasmachemische Reduktion von Oxiden der für den SFB wesentlich Konstruktionswerkstoffe Eisen, Kupfer, Aluminium und Titan adressiert. Anschließend wird dieser Erkenntnisgewinn auf Titan- und Aluminiumlegierungen sowie Stähle erweitert. Parallel zur Aufklärung der Mechanismen werden Desoxidationsmodule entwickelt und aufgebaut, die in den weiteren Teil-projekten der Projektbereiche A und B zum Einsatz kommen sollen.

Ausgehend von grundlegenden Untersuchungen der Mechanismen, der Reaktionskinetik und der beteiligten Prozesse wird eine Beschreibung der thermischen und der plasmachemischen Desoxidation formuliert. Dieser Erkenntnisgewinn wird im weiteren Schritt auf den Technikumsmaßstab übertragen, dort validiert und die Beschreibung geeignet erweitert. So soll eine Nutzung der Ergebnisse in den weiteren Teilprojekten insbesondere der Projektbereiche A und B ermöglicht werden. Darüber hinaus werden gemeinsam dortige Fragestellungen adressiert, indem die Beobachtungen der weiteren Teilprojekte in Modellexperimenten nachgestellt werden. Nur in der engen Zusammenarbeit im SFB können somit weitere Effekte aus den Beobachtungen aufgeklärt und grundlegend beschrieben werden. Die verschiedenen Werkstoffsysteme weisen dabei diverse Herausforderungen auf, die mit der Desoxidation einhergehen. Änderungen der Mikrostruktur, eine Wasserstoffeinlagerung und -versprödung, Entmischungseffekte unter Bildung von Ausscheidungen oder oberflächlich adsorbierten Nanopartikeln bilden eine weite Spanne möglicher Einflüsse. Um diese im Prozess kontrollieren zu können, ist ein erweitertes Verständnis der Mechanismen notwendig.