Entwicklung von Typ II Eigendehnungen in Abhängigkeit der Mikrostruktur in Nickelbasislegierungen

• Antragsteller: Dr. Michael Hofmann; Dr.-Ing. Christian Krempaszky; Professor Dr. Guido Schmitz; Dr. Di Wang, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 280883331

Makroskopische Eigenspannungen können die mechanischen Eigenschaften eines industriell gefertigten Bauteils nachhaltig beeinflussen. Eine verlässliche Makroeigenspannungsanalyse ist daher von entscheidender Bedeutung. Bei der diffraktometerischen Eigenspannungsanalyse werden die makroskopischen Eigenspannungen meist relativ zu einer, aus dem Bauteil geschnittenen Referenzprobe bestimmt. Für eine verlässliche Evaluierung der Makroeigenspannungen müssen dabei auch die Typ II Eigenspannungen (intergranulare und Interphasen Eigenspannungen) berücksichtigt werden. Bisher wurde angenommen, dass sich diese Eigenspannungen bei der makroskopischen Entlastung eines Bauteils, z.B. während des Schneidens der Referenzprobe nicht ändern. Diese Annahme hat sich in einigen Fällen als nicht zutreffend erwiesen. Vor allem in komplexen Hochleistunglegierungen, in denen oft mehrere kristallographische Phasen im Gefüge vorliegen und die meist komplexe Herstellungsketten mit hohen thermischen (z.B. Wärmebehandlungssequenzen) und mechanischen (z.B. Schmieden) Beanspruchungen durchlaufen kann eine Änderung der mikroskopischen Eigenspannungen zu hohen Scheinspannungen und damit zur falschen Auslegung des Bauteils führen.Unsere Vorarbeiten haben gezeigt, dass sich die intergranularen und Interphasen Mikroeigendehnungen in Inconel 718 (IN718) und Haynes282 während der mechanischen Be- und Entlastung unterschiedlich entwickeln. Das Ziel dieses Forschungsprojekts ist es ein grundlegendes Verständnis für dieses unterschiedliche Verhalten dieser beiden Legierungen zu schaffen. Dazu werden verschiedene Mikrostrukturen an Proben von IN718 und Haynes282 durch entsprechende Wärmebehandlunssequenzen eingestellt. Die Charakterisierung der Mikrostruktur erfolgt neben Lichtmikroskopie und Rasterelektronenmikroskopie auch mittels 3D-Atomsondemessungen (APT), Transmissionenelektronenmikroskopie (TEM) und Neutronenbeugung. So kann eine vollständige Charakterisierung der Mikrostruktur über mehrere Längenskalen und Messvolumina erfolgen. Die Entwicklung der intergranularen und Interphasen Mikroeigendehnungen wird anschließend in mechanischen in-situ Neutronendiffraktionsexperimenten beobachtet.Ein Vergleich der Gefügestrukturen vor und nach plastischer Deformation kombiniert mit den Ergebnissen der mechanischen Versuche, wird genaue Erkenntnisse über die mikrostrukturellen Mechanismen während der plastischen Deformation des Materials liefern. Dadurch wird ein umfassendes Bild des Einflusses einzelner Mikrostrukturparameter auf das mikromechanische Werkstoffverhalten erarbeitet. Eine begleitende mikromechanische Modellbildung soll helfen, die experimentell erhaltenen Zusammenhänge zu beschreiben, zu analysieren und vorherzusagen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen