Mathematische Modellierung der Ausscheidung ... - OPUS-Datenbank

5 Ergebnisse und Diskussion 113
a)
Temperatur T / °C
1200
1100
1000
interdendr.
Bereich
Kern
homogen
10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5
900
Zeit t / h
b)
Temperatur T / °C
1200
1100
1000
Kern
homogen
interdendr.
Bereich
10 0 10 1 10 2 10 3 10 4 10 5
900
Zeit t / h
Abbildung 5.49: Einfluss der Segregation auf die P-Phasenausscheidung (1 vol-% P) in
der Legierung TMS-121. (a) Gusszustand, (b) wärmebehandelter Zustand mit Restsegregation
von Re und W. Im wärmebehandelten Zustand beschleunigt die Re-Segregation die
TCP-Ausscheidung im Dendritenkern, während im Gusszustand die Ta-Segregation die
TCP-Phasenausscheidung im interdendritischen Bereich fördert (Modell von Sieurin et al.).
Aufgrund der unterschiedlichen Triebkräfte muss die verschiedene Zahl der verfügbaren
Keimbildungsplätze berücksichtigt werden. Alle Parameter sind detailliert im Anhang E
angegeben. In der wärmebehandelten Legierung (b) scheiden sich die TCP-Phasen we-
sentlich schneller im Dendritenkern als im interdendritischen Bereich aus, wobei die Aus-
scheidung mit höherer Geschwindigkeit geschieht als aufgrund der nominellen Legie-
rungszusammensetzung anzunehmen ist. Interessanterweise erfolgt umgekehrt die Aus-
scheidung der TCP-Phasen im Gusszustand (a) bevorzugt im interdendritischen Bereich
und nicht im Dendritenkern, was durch die Ta-Segregation im interdendritischen Bereich
zu erklären ist. Ta ist ein γ’-Bildner und erhöht so die Re-Konzentration in der Matrix. Weil
Ta wesentlich schneller als Re diffundiert, wird die Ta-Segregation im Gegensatz zur Re-
Segregation während der Wärmebehandlung komplett aufgelöst. Die Ergebnisse werden
durch die experimentellen Arbeiten von Karunaratne et al. (2001) bestätigt [Kar01]. Ohne
Berücksichtigung der Segregation kann die Simulation also die TCP-Phasenausscheidung
unter Umständen deutlich unterschätzen.
5.7.3 Größenverteilungen
Die Größenverteilung der TCP-Phasen kann in verschiedenen Legierungen sehr unterschiedlich
sein. Es gibt Hinweise, dass größere TCP-Ausscheidungen die Kriechbeständigkeit
der Legierungen stärker beeinträchtigen können als kleinere Ausscheidungen. Dieser
Effekt wurde von Volek et al. (2006) beschrieben [Vol06]. In Abbildung 5.50 sind zu-