Mathematische Modellierung der Ausscheidung ... - OPUS-Datenbank

3 Grundlagen der TCP-Phasen in Superlegierungen 22
Alle Werte zeigen, dass die Diffusion in der γ’-Phase mit einer geordneten L12-Struktur
gegenüber der ungeordneten kfz-Phase erschwert ist. Das deutet darauf hin, dass der γ’-
Saum das TCP-Phasenwachstum in einem gewissen Maße behindern könnte.
Tabelle 3.6: Diffusionskoeffizienten einiger Legierungselemente in der γ- und der γ’-Phase
bei 1200 °C. Daten aus [Kar00a, Kar00b, Cer03].
Element Al Cr Ti
Dγ / 10 -14 m²s -1 11 2,8 7,2
Dγ' / 10 -14 m²s -1 0,4 1,3 0,06
Andererseits erscheint der γ’-Saum gerade im Hauptwachstumsbereich an den Spitzen der
Ausscheidungen als noch sehr schmal, da sich die Phase hier erst neu bildet (siehe
Abbildung 3.5). Daher dürfte der γ’-Saum insgesamt nur einen geringen Einfluss in Hin-
blick auf die Ausscheidungskinetik haben.
3.3 Hemmung des Wachstums der TCP-Phasen durch Ruthenium
Die meisten Theorien, die bisher zur Erklärung des reduzierten Anteils von TCP-Phasen in
rutheniumhaltigen Superlegierungen herangezogen wurden, beschränken sich auf das
sogenannte „reverse partitioning“. Dieses beschreibt das Verteilungsverhältnis von Re
zwischen der γ und der γ’-Phase. Re ist ein TCP-Phasenbildner, und somit sinkt die Trieb-
kraft zur Ausscheidung der TCP-Phasen, falls viel Re in der γ’-Phase abgebunden ist. Al-
lerdings wird die Existenz des „reverse partitioning“ in der Literatur kontrovers diskutiert.
Ausgangspunkt war das Patent von O’Hara (1996), das die TCP-Phasenunterdrückung
durch Ru auf ein geändertes Verteilungsverhältnis von Re zurückführte [O’Ha96]. Dies
wurde für andere Legierungen von Tin et al. (2004, 2006), Ofori et al. (2004) und Neumei-
er et al. (2008) bestätigt [Ofo04, Tin04, Tin06, Neu08]. Verschiedene Arbeiten von Yoko-
kawa et al. (2003), Reed et al. (2004) und Volek et al. (2005) fanden aber keinerlei Ein-
fluss von Ru auf das Re-Verteilungsverhältnis [Yok03, Ree04, Vol05]. Zuletzt erkannte
eine neuere Arbeit von Carroll et al. (2006) erstmals, dass neben Ru auch das Element Cr
das Verteilungsverhältnis von Re beeinflusst [Car06].
Diese widersprüchlichen Studien legen nahe, dass das Verteilungsverhältnis von Re nicht
nur durch Ru, sondern auch durch zahlreiche andere Legierungselemente beeinflusst wird.
Offensichtlich greift eine alleinige Betrachtung des Re-Verteilungsverhältnisses zu kurz
und diverse andere Mechanismen spielen ebenfalls bei der Unterdrückung der TCP-
Phasen durch Ru eine Rolle. Solche Überlegungen wurden von Hobbs et al. (2008) auf-