Heiß-isostatische Presse mit Schnellabkühlung
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Großgerät wurde im Rahmen des SFB Transregio 103 beschafft, um die thermische Nachbehandlung von einkristallin gegossenen Superlegierungen auf Ni-Basis und den Einfluss eines hohen isostatischen Drucks auf Strukturbildungsprozesse zu untersuchen. Hierbei wurde in den ersten drei Jahren primär der Einfluss einer integrierten Wärmebehandlung auf die mikrostrukturelle Entwicklung einkristalliner Ni-basis Superlegierungen charakterisiert. Integrierte Wärmebehandlung bezeichnet dabei die Zusammenführung der vormals getrennten Prozessschritte Verdichten und Wärmebehandeln, welche erst durch die Beschaffung einer HIP-Anlage mit Schnellabkühlung erforscht werden konnte. In den Untersuchungen stellte sich heraus, dass die Porosität durch den applizierten isostatischen Druck geschlossen werden kann während gleichzeitig die vorliegenden Seigerungen bei der HIP-temperatur abgebaut werden und letztendlich die neuartige Schnellabkühlung eine feine γ’-mikrostruktur einstellt. Die integrierte Wärmebehandlung in der HIP wurde für Superlegierungen im Zustand „wie gegossen“ erfolgreich angewandt. In weiteren Untersuchungen wurde erprobt, inwiefern auch additiv gefertigte Superlegierungen im Zustand „as-built“ integriert wärmebehandelt werden können. Auch hier konnte eine angepasste Wärmebehandlungsstrategie in der HIP von „wie gegossen“ auf „as-built“ übertragen werden. In Kriechversuchen an gegossenen und HIP-wärmebehandelten Proben stellte sich heraus, dass die Lebensdauer im Vergleich zu konventionell / drucklos wärmebehandelten Proben signifikant erhöht wird. Weiterhin erlaubt eine angepasste HIP-Erneuerungsbehandlung durch Kriechen geschädigte Proben zu reparieren, wodurch die ursprünglichen mechanischen Eigenschaften wiederhergestellt werden können. Neben den Untersuchungen im Bereich von Ni-Basislegierungen wurde auch der Einfluss eines hohen isostatischen Drucks auf Strukturbildungsprozesse an Fe-Basislegierungen untersucht. Es wurde gezeigt, dass der hohe isostatische Druck während des Abschreckens zu einer Erhöhung der Einhärtbarkeit von härtbaren Stählen führt. So konnte an verschiedenen Stählens mittels Härtung in der HIP eine höhere Härte im Vergleich zur Abschreckung in Öl erzielt werden. Durch Messung der elektrischen Leitfähigkeit kann die Verschiebung der Phasenumwandlungen während des HIP-Prozesses beobachtet werden. Es wurde ebenfalls festgestellt, dass der isostatische Druck die Größe und Morphologie von in situ gebildeten Karbiden beeinflusst. Auch die integrierte Lösungsglühung mit anschließendem Abschrecken zur Vermeidung der schädlichen Sigma-Phase ist erfolgreich in der HIP-Anlage durchgeführt worden.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Hot isostatic pressing of a single crystal Ni-base superalloy: creep properties and rejuvenation, Proceeding of the 4th International ECCC Conference ISBN: 978-3-514-00832-8
Ruttert, B.; Lopez-Galilea, I.; Bürger, D.; Wollgramm, P.; Eggeler, G.; Theisen, W.
- The Role of HIP Parameters on the Formation of the Microstructure in Nb-Alloyed Tool Steels, Euro PM2015 Proceedings (2015)
Weddeling, A.; Huth, S.; Theisen, W.
- Comparison of microstructure and mechanical properties of 316 L austenitic steel processed by selective laser melting with hot-isostatic pressed and cast material
Röttger, A.; Geenen, K.; Windmann, M.; Binner, F.; Theisen, W.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.10.012) - Corrosion behavior of 316L austenitic steel processed by selective laser melting, hot-isostatic pressing
Geenen, K.; Röttger, A.; Theisen, W.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/maco.201609210) - Densifying and Hardening of Martensitic Steel Powders in HIP Units Providing High Cooling Rates, Powder Metallurgy (2016)
Weddeling, A.; Wulbieter, N.; Theisen, W.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1080/00325899.2015.1109803) - Energy and time saving processing-A combination of hot isostatic pressing and heat treatment, Metal Powder Report (2016)
Weddeling, A.; Theisen, W.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.mprp.2016.04.001) - Impact of hot isostatic pressing on microstructures of CMSX-4 Ni-base superalloy fabricated by selective electron beam melting, Materials & Design
Ruttert, B.; Ramsperger, M.; Mujica Roncery, L.; Lopez-Galilea, I.; Körner, C.; Theisen, W.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.08.041) - Influence of temperature, pressure, and cooling rate during hot isostatic pressing on the microstructure of an SX Ni-base superalloy, Materials & Design
Mujica Roncery, L.; Lopez-Galilea, I.; Ruttert, B.; S. Huth; Theisen, W.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.matdes.2016.02.051) - On the Effect of Hot Isostatic Pressing on the Creep Life of a Single Crystal Superalloys, Advanced Engineering Materials
Mujica Roncery, L.; Lopez-Galilea, I.; Ruttert, B.; Bürger, D.; Wollgramm, P.; Eggeler, G.; Theisen, W.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1002/adem.201600071) - Rejuvenation of Creep Resistance of a Ni-base Single Crystal Superalloy by Hot Isostatic Pressing, Materials & Design
Ruttert, B.; Bürger, D.; Mujica Roncery, L.; Parsa, A.B.; Wollgramm, P.; Eggeler, G.; Theisen, W.
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.matdes.2017.08.059)
