Mathematische Modellierung der Ausscheidung ... - OPUS-Datenbank

2 Grundlagen der einkristallinen Superlegierungen 5
reduziert, da dieses Element durch die Weiterentwicklung der Korrosionsschutzbeschich-
tungen und den Einsatz schwefelarmer Brennstoffe in der Energieerzeugung nicht mehr
im gleichen Maß wie früher für den Korrosionsschutz nötig ist, gleichzeitig aber besonders
zu Bildung von TCP-Phasen neigt. Eine Zugabe von Re und Ru verbessert die Hochtem-
peraturkriechbeständigkeit der Legierungen, erhöht jedoch auch die Kosten enorm.
2.2 Mikrostruktur von Superlegierungen
Gegossene Nickelbasis-Superlegierungen haben eine typische zweiphasige Mikrostruktur,
welche aus der kubisch-flächenzentrierten γ-Matrixphase und der geordneten γ’-Phase
besteht. Weitere Bestandteile der Mikrostruktur sind Eutektika, spröde TCP-Phasen sowie
Karbide. In der Abbildung 2.1 ist die typische zweiphasige Mikrostruktur einer einkristalli-
nen Superlegierung dargestellt. Diese Mikrostruktur führt zu einem komplexen Kriechver-
halten, für das z.B. von Preußner und Glatzel et al. (2005) Kriechmodelle entwickelt wur-
den [Pre05].
Abbildung 2.1: Mikrostruktur einer wärmebehandelten einkristallinen Superlegierung. Die
dunkle Phase ist die γ'-Phase und die hellen Bereiche stellen die γ-Matrix dar [Neu10].
γ-Phase
Die γ-Phase ist die kubisch-flächenzentrierte Ni-Matrixphase. Eine Zugabe der Elemente
Re, Mo und W verbessert erheblich die Festigkeit durch Mischkristallhärtung. Bislang wird
aber der Anteil von Mo gering gehalten, da es für schlechtere Korrosionsbeständigkeiten
verantwortlich gemacht wird [Car98]. Weitere Elemente mit Mischkristallhärtungseffekten
sind Cr, Al, Ti, Ta, Zr und Hf. Bei Rhenium wurde als ein Verfestigungsmechanismus die
Bildung von Re-Clustern identifiziert. Seit der Arbeit von Mottura und Reed erscheint dieser
aber als umstritten [Bla86, Mot08]. Karunaratne und Reed (2003) führen vielmehr die
die außergewöhnlich langsame Diffusion von Rhenium für die gute Kriechbeständigkeit
rheniumhaltiger Legierungen an [Kar03], auch wenn sie keinen detaillierten Mechanismus