Vergröberung und Wachstum von meta-stabilen gamma''-Ausscheidungen in Nickelbasis Superlegierungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Glatzel, seit 10/2019
• Fachliche Zuordnung: Thermodynamik und Kinetik sowie Eigenschaften der Phasen und Gefüge von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2017 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 387117768

Das Ziel des Projektes ist die experimentell gestützte Erforschung von aktuellen Ansatzen zur Phasenfeldmodellierung von gamma'' Ausscheidungen in einer Ni-Basis Modelllegierung. Im zentralen Fokus steht dabei die Untersuchung der Vorhersagekraft der entsprechenden Modellierungsansatze in Bezug auf die Wachstums- und Vergröberungskinetik unter Einfluss von mechanischen Lasten. Als Referenz für die Vorhersagen der Phasenfeldsimulationen werden im Projekt erzeugte Mikrostrukturdaten dienen. Im Rahmen einer entsprechend angesetzten experimentellen Forschungskampagne planen wir die quantitative Messung der Größe und Form von gamma'' Ausscheidungen in einer Serie von Proben, welche unter ausgewählten mechanischen Lasten verschieden lange geglüht werden. Dabei wird die Probenserie den gesamten Zeitraum, angefangen vom Ausscheidungswachstum bis tief in die Vergröberungsphase, umfassen. Ein wichtiges Teilziel des Projektes ist hier die Erforschung der Ausscheidungshärtung ausschließlich mit gamma''- Partikeln, welche von großer fundamentaler Bedeutung für das Verständnis von Härte und Festigkeit von schmiedbaren Nickelbasislegierungen für die Hochtemperaturanwendung wie zum Beispiel IN718 sind.Im Gegensatz zu den gamma'- Partiklen, treten die gamma''- Ausscheidungspartikel in drei verschiedenen Orientierungsvarianten auf, was insbesondere unter Last zu einem sehr komplexen Vergröberungsverhalten führt. Die elementaren physikalischen Mechanismen, welche dem Wachstum bzw. der Vergröberung von gamma''- Partikeln zu Grunde liegen, werden durch eine starke Kopplung zwischen Solutalchemie und Thermomechanik auf Ebene der mikroskopischen Phasenstruktur verursacht. Entsprechend den Zielen des Schwerpunktprogramms ist es auch wissenschaftliches Schlüsselziel dieses Projektes die Phasefeldmodellierung, als eine Modellierungstechnik welche dieses chemo- thermo-mechanische Zusammenspiel auf mikrostruktureller Ebene auflöst, voran zu bringen, sodass eine bessere Benutzbarkeit im metallurgisch/materialwissenschaftlichen Kontext ermöglicht wird.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1713: Stark gekoppelte thermo-chemische und thermo-mechanische Zustände in Angewandten Materialien
• Kooperationspartner: Dr. Efim Brener; Dr.-Ing. Reza Darvishi Kamachali; Professor Dr. Robert Spatschek; Professor Dr. Ingo Steinbach
• Ehemaliger Antragsteller: Privatdozent Dr. Michael Fleck, bis 9/2019