ISBN 9783843911337

978-3-8439-1133-7, Reihe Werkstoffwissenschaften

Janne Ehrl
Einfluss von Oberflächenverfestigung durch verschiedene mechanische Verfahren auf die Eigenschaften der Nickelbasis Superlegierung DA718

158 Seiten, Dissertation Technische Universität Clausthal (2013), Softcover, A5

Zusammenfassung / Abstract

Einflüsse von Kugelstrahlen und Festwalzen auf die Eigenschaften der Nickelbasis Superlegierung DA718 werden untersucht. Es werden verschiedene Verfestigungsparameter und deren Auswirkungen analysiert. Besonders betrachtet werden Veränderungen von Oberflächenrauhigkeiten, Eigenspannungen und Halbwertsbreiten der Randschicht, sowie Ermüdungseigenschaften.

Kugelgestrahlte Oberflächen weisen eine Rauhigkeitszunahme gegenüber dem geschliffenen Ausgangszustand mit steigender Intensität auf. Es liegt keine Richtungsabhängigkeit vor. Festgewalzte Proben sind glatter als der Referenzzustand. Vor allem senkrecht zur Walzrichtung lassen sich Unterschiede zwischen den jeweiligen Walzparametern erkennen. Ein hinsichtlich der Oberflächenqualität optimaler Parametersatz kann identifiziert werden.

Für die Veränderung der Randschicht in Bezug auf Eigenspannungen und Halbwertsbreiten zeichnet sich für festgewalzte Oberflächen eine deutlich höhere Tiefenwirkung ab. Für das Festwalzen wird erneut eine Richtungsabhängigkeit festgestellt. Die Beträge senkrecht zur Walzrichtung sind bis zu einer gewissen Tiefe etwas höher. Gemessene Halbwertsbreiten sind für festgewalzte Proben geringer als für kugelgestrahlte. Dies deutet auf ein geringeres Maß an Kaltverfestigung hin und ist konsistent mit Ergebnissen aus der Literatur für andere Werkstoffe. Der Widerstand gegen thermisch induzierten Abbau von Eigenspannungen und Halbwertsbreiten ist für festgewalzte Proben etwas höher als für kugelgestrahlte.

Die Ermüdungsversuche zeigen für die Axialprüfung, dass festgewalzte Proben vor der Warmauslagerung ähnliche Laufzeiten erreichen wie kugelgestrahlte Proben. Dieses Ergebnis kann darauf zurückgeführt werden, dass die höhere Kaltverfestigung beim Kugelstrahlen die negativen Auswirkungen der hohen Oberflächenrauhigkeit kompensiert. Erst nach der Warmauslagerung wird deutlich, dass die festgewalzten Proben dank der glatten Oberfläche in Kombination mit stabileren Eigenspannungen überlegen sind.

Bei der Umlaufbiegeprüfung zeigenfestgewalzte Proben bereits vor der Warmauslagerung bessere Ermüdungseigenschaften. Erklären lässt sich dies durch den höheren Beitrag von Oberflächeneinflüssen bei umlaufender Belastung. Somit ist die höhere Oberflächenrauhigkeit kugelgestrahlter Proben ursächlich dafür, dass sie im Vergleich zu festgewalzten Proben niedrigere Laufzeiten erzielen. Nach thermischer Belastung tritt die Überlegenheit festgewalzter Proben noch deutlicher in Erscheinung.