ISBN 9783843901123

978-3-8439-0112-3, Reihe Werkstoffwissenschaften

Katja Löhnert
Einfluss der thermomechanischen Vorbehandlung auf die Eigenschaften der Nickelbasissuperlegierung A718Plus

168 Seiten, Dissertation Universität Erlangen-Nürnberg (2011), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die Entwicklung der neuartigen Nickelbasislegierung A718Plus mit dem Ziel, sie in Flugtriebwerken für Scheiben einzusetzen. Die Legierung A718Plus wurde während ihrer Entwicklung bei der Firma ATI Allvac, USA, für den Einsatz in statischen Triebwerksbauteilen optimiert. Aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften, zu denen eine maximale Einsatztemperatur von bis zu 700°C, Schmelzschweißbarkeit sowie moderate Rohmaterialkosten zählen, verfügt sie jedoch grundsätzlich über das Potential, auch für rotierende Bauteile in Hochdruckverdichter- bzw. -turbine zum Einsatz zu gelangen. Um dieses Potential zu erschließen, wurden im Rahmen dieser Arbeit grundlegende Untersuchungen zur Entwicklung einer thermomechanischen Prozesskette durchgeführt, mit der rotierende Bauteile hergestellt werden können.

Den ersten Schritt in der Prozesskette stellt ein für rotierende Bauteile adäquater Umformprozess dar. Das Umformverhalten wurde mit Hilfe von Zylinderstauchversuchen untersucht. Aus den Ergebnissen wurde eine Prozesskarte entwickelt, aus der Prozessparameter abgeleitet werden können, die zu vollständiger Rekristallisation und einer feinen Korngröße führen. Bei der Entwicklung der auf den Umformprozess folgenden mehrstufigen Wärmebehandlung lag ein wichtiger Schwerpunkt darauf, Gefügeparameter zu identifizieren und einzustellen, die zu einem schadenstoleranten Mikrogefüge mit hohem Widerstand gegen Rissfortschritt unter Haltezeit führen. Dazu wurden zunächst analytische Untersuchungen des Ausscheidungsverhaltens der δ- und γ’-Phasen durchgeführt und anschließend Modellgefüge mit variierendem δ-Phasenanteil eingestellt. Es hat sich gezeigt, dass Mikrogefüge mit hohem δ-Anteil über eine hohe Schadenstoleranz verfügen. Diese äußert sich insbesondere in der Verzögerung bzw. dem Fehlen eines Haltezeiteffektes beim Risswachstum bei 650 °C. Die Ursachen für dieses Verhalten wurden untersucht und eingehend diskutiert. Darüber hinaus wurden an den Modellgefügen das Kriechverhalten sowie LCF- und statische Festigkeit untersucht.

Die Ergebnisse der Arbeit tragen dazu bei, dass das bisher auf statische Bauteile beschränkte Einsatzspektrum der Legierung A718Plus in Flugtriebwerken um rotierende Komponenten ergänzt wird. Im Vergleich zu IN718 verfügt die Legierung A718Plus bei moderaten Rohmaterial- und Prozesskosten über eine deutlich verbesserte Hochtemperaturfestigkeit und Schadenstoleranz.