Mathematische Modellierung der Ausscheidung ... - OPUS-Datenbank

3 Grundlagen der TCP-Phasen in Superlegierungen 19
Die Ausscheidungen können als Initiierungspunkte für die Rissbildung beim Kriechen die-
nen. Nach Reed et al. (2007) entstehen an der Grenzfläche zwischen TCP-Phasen und
Matrix unter Umständen Poren durch einen Leerstellenmechanismus [Ree07]. Dies wirkt
sich auf das Kriechversagen aus. Ein großer Teil der untersuchten Proben brach durch
Risse, die an den Poren der TCP-Phasengrenzfläche gebildet worden waren (siehe
Abbildung 3.4). Dies war in der Studie mindestens ebenso oft der Fall wie an Gussporen.
Abbildung 3.4: Rissinitiierung im Kriechversuch an Grenzflächenporosität bei den TCP-
Phasen in heißisostatisch gepresstem CMSX-4 bei 1150 °C und 100 MPa (aus [Ree07])
Volek (2002) erkannte, dass in einer rheniumfreien Versuchslegierung („EROS4“) die
TCP-Phasen groß sind und die mechanischen Eigenschaften erheblich verschlechtern. Im
Gegensatz dazu sind sie in einer anderen rheniumhaltigen Versuchslegierung („IN792Re“)
wesentlich kleiner und zeigen keinerlei Einfluss auf die mechanischen Eigenschaften. Er
führte dies mit Hilfe von bruchmechanischen Überlegungen auf die unterschiedliche Größe
zurück [Vol02].
Die Arbeit von Simonetti et al. (1998) fand in der rheniumfreien Legierung MC2 erst bei µ-
Phasenanteilen von mehr 0,85 vol-% eine signifikante Verschlechterung der Kriechbe-
ständigkeit [Sim98]. Dagegen stellten Hou et al. (2006) fest, dass die σ-Ausscheidungen in
der Legierung K44 zumindest keinen direkten schädlichen Effekt haben [Hou06]. Insgesamt
gilt, dass die Schädigung des Werkstoffs aufgrund der langsamen Ausscheidungskinetik
oft erst nach Tausenden von Stunden eintritt. Dies liegt in jedem Fall innerhalb der
typischen Lebensdauer einer Turbinenenschaufel, welche meist 20 000 Stunden beträgt.
Es zeigt sich aus der Gesamtheit der bisher durchgeführten Untersuchungen, dass die
TCP-Phasen die mechanischen Hochtemperatureigenschaften verschlechtern können.