Untersuchung des Einflusses von Impulsen hoher Stromdichte auf die Eigenschaften und Mikrostruktur von Nickelbasis-Superlegierungen

• Antragsteller: Dr. Gregory Gerstein; Professor Dr. Dmitri A. Molodov
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 264020728

Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist die Untersuchung des Einflusses starker Stromimpulse auf die Mikrostruktur von Nickelbasis-Superlegierungen sowie auf deren mechanische Eigenschaften. In Voruntersuchungen konnte festgestellt werden, dass sich Proben der einkristallinen Nickelbasislegierungen SC-16 und CMSX-4 unter dem Einfluss hoher Stromimpulsdichten bereits deutlich unterhalb ihrer Dehngrenze plastisch verformen ließen. Der Effekt zeigte zudem eine Abhängigkeit von zuvor erfolgter Kriechverformung. Eine Untersuchung der Mikrostruktur der auf dieselbe Art plastisch verformten Nickelbasis-Superlegierung PWA-1480 deutete des Weiteren auf einen signifikanten Einfluss auf Versetzungsanordnung und Elementverteilung hin. Diese beiden beobachteten Effekte lassen auf eine Art Regenerationseffekt für kriechverformte Nickelbasis-Superlegierungen durch die Hochstromimpulse schließen, die im geplanten Forschungsvorhaben näher untersucht werden sollen. Hierzu sind zunächst Stauchversuche im elastischen Bereich unter Stromimpulsbeaufschlagung für zwei unterschiedliche Nickelbasis-Superlegierungen jeweils im Ausgangs- und kriechverformten Zustand vorgesehen. Anschließend werden Veränderungen in der Dendriten- und Versetzungsstruktur sowie in der Elementverteilung untersucht. Zur Verifikation der beobachteten Tendenzen wird ein in situ-Untersuchungsverfahren entwickelt und zum Einsatz gebracht. Mittels der Stromimpulsbeaufschlagung von Zeitstandproben sollen in anschließenden Zeitstandversuchen (durchgeführt bei der Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin) Einflüsse auf das Kriechverhalten untersucht werden. Parallel dazu werden Aluminium-Bikristalle ebenfalls unter Stromimpulsbeaufschlagung mechanisch belastet, um mehr über die Auswirkungen der Stromimpulse auf die Versetzungsdynamik in kubisch-flächenzentrierten Werkstoffen im Allgemeinen in Erfahrung zu bringen. Den Abschluss bildet die Synthese der Erkenntnisse aus Mikrostrukturuntersuchungen, mechanischer Prüfung und Untersuchung der Versetzungsdynamik zum besseren Verständnis des Regenerationseffekts sowie seiner möglichen Nutzbarmachung.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr.-Ing. Birgit Rehmer