Modellierung der Annihilation von Mikroporen in einkristallinen Nickelbasis-Superlegierungen während heiß-isostatischem Verdichten

• Antragsteller: Privatdozent Dr.-Ing. Alexander Epishin; Dr.-Ing. Bernard Fedelich
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280132084

Die Rotor-Schaufeln in der Hochdruckstufe eines Flugtriebwerks sind kritische Komponenten. Sie werden aus Nickelbasis-Superlegierungen im Einkristallguss hergestellt. Gussporen sind dabei unvermeidbar. An ihnen entstehen Ermüdungsrisse. Um die Poren zu beseitigen wird die HIP-Technologie eingesetzt (heiß-isostatisches Pressen). Dabei liegen die Temperaturen knapp unter dem Schmelzpunkt und so besteht die Gefahr, das Bauteil durch Rekristallisation oder Anschmelzen zu zerstören. Das Ziel unseres Projekts es, ein zusammengesetztes Modell zu entwickeln, welches die zugrundeliegenden physikalischen Phänomenen des Prozesses berücksichtigt und eine Optimierung der HIP-Prozessparameter im Hinblick auf Porenreduktion und Erhöhung der Ermüdungslebensdauer erlaubt. Die Porenannihilation in Einkristallen bei ultrahohen homologen Temperaturen um 0.97 ist ein komplexer physikalischer Prozess, der Untersuchungen von der atomaren Ebene bis hin zum kontinuum-mechanischen Modell erfordert. Das neu entwickelte viskoplastische Modell, das diesen Prozessen Rechnung trägt, soll Simulationen des Materialverhaltens für die extremen Temperaturen der HIP Behandlung ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Mitverantwortliche: Dr. Yann Le Bouar; Professor Bernard Viguier