Bestimmung und Einfluss der Nahordnung auf die Mischkristallverfestigung in einphasigen, einkristallinen Ni-Basis- Legierungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Glatzel
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 545515335

Ni-Basis-Superlegierungen werden als Material für Schaufeln in Flugzeugtriebwerken und stationären Gasturbinen verwendet. Hier ist die Kriechbeständigkeit einer der lebensdauerbegrenzenden Faktoren. Die Kriecheigenschaften solcher Ni-Basis-Superlegierungen werden durch Erhöhung des Anteils an Refraktärelementen wie Re, W und Mo verbessert. Es ist bekannt, dass diese Elemente eine Mischkristallverfestigung in der Matrixphase dieser Superlegierungen bewirken, wobei Re den größten Einfluss hat. Bis heute ist dieser „Re-Effekt“ auf die Versetzungsmobilität, und damit die Kriecheigenschaften, nicht vollständig verstanden und es gilt relevante Parameter zu identifizieren und zu charakterisieren. Insbesondere ist die Frage, in wieweit Änderungen der Stapelfehlerenergie oder der Nahordnung einen Einfluss auf die Hochtemperaturkriecheigenschaften haben. Im Rahmen des Projekts werden einphasige (kfz) Ni-Legierungen ähnlich der Zusammensetzung der Matrixphase in Superlegierungen mit unterschiedlichen Mengen an Refraktärelementen, insbesondere Re, hergestellt. Die Legierungen werden zu Einkristallen gegossen aus denen dann Proben für Kriechversuche hergestellt werden. Kriechversuche werden in Bayreuth im Temperaturbereich 850 °C - 1050 °C durchgeführt. In den meisten Fällen wird der Versuch unterbrochen und die Probe unter Last abgekühlt. Diese Proben werden im Vergleich zu unverformten Proben im Transmissionselektronenmikroskop (TEM) auf ihre Versetzungsstrukturen in Toulouse untersucht. Dies beinhaltet auch Hochtemperatur-TEM-Verformungsexperimente, sowie eine umfassende Charakterisierung der lokalen chemischen Zusammensetzung, der Mikrostruktur und der Verformungsmechanismen. So kann der „Re-Effekt“ in der Matrixphase von Superlegierungen anhand von einphasigen, einkristallinen Ni-Legierungen grundlegend verstanden werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Partnerorganisation: Agence Nationale de la Recherche / The French National Research Agency
• Kooperationspartnerin: Professorin Dr. Florence Pettinari-Sturmel