Mathematische Modellierung der Ausscheidung ... - OPUS-Datenbank

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5 Ergebnisse und Diskussion 68 Gleichgewichtsberechnungen 110 verschiedene Superlegierungen verwendet, um ein breites Spektrum von Legierungen mit unterschiedlichem Re- und Ru-Anteil zu berück- sichtigen. Der Vergleich der Berechnungen mit der Datenbank TTNi7 und den Messungen erfolgte, wenn verfügbar, für die Liquidustemperatur TL, die Solidustemperatur Ts und die γ’-Solvustemperatur Tγ’ (siehe Tabelle 5.2). Tabelle 5.2: Verwendete Messdaten für die Verifizierung der Datenbank TTNi7. Toleranzen sind auf Grundlage der Literaturangaben geschätzt. Quelle Größe Basislegierung Re-Anteil Ru-Anteil Fehler Anzahl [Sha05] Tl, Ts, Tγ’ CMSX-4 3 wt-% 0 wt-% ± 5 °C 1 [Fuc02] Tl, Ts, Tγ’ CMSX-10 6 wt-% 0 wt-% ± 5 °C 1 [Spo96] Tl, Ts, Tγ’ verschiedene 0 wt-% 0 wt-% ± 5 °C 24 [Cop01] Tl, Ts, Tγ’ René N6 1,8 – 2,1 at-% 0 at-% ± 5 °C 50 [Dha92] Tl, Ts, Tγ’ verschiedene 0 wt-% 0 wt-% ± 3 °C 11 [Car00] Tγ’ verschiedene 0 – 6,5 wt-% 0 – 5 wt-% ± 15 °C 9 [Ret09] Tl, Ts, Tγ’ ASTRA1 0 – 6 wt-% 0 – 6 wt-% ± 5 °C 14 In Abbildung 5.11 wird ein Vergleich der Simulationen und Messungen für die (a) Liquidus-, (b) γ’-Solvus- und (c) Solidustemperatur gezeigt. Jeder Messpunkt stellt eine Legierung dar, und die Abweichung von der Diagonale ist ein Maß für die Genauigkeit der Simulationen. Die berechneten Liquidus- wie auch Solidustemperaturen stimmen in den meisten Fällen gut mit den Messungen überein. Alle Abweichungen der Messungen der verschiedenen Autoren erscheinen klar gruppiert, was die unterschiedlichen systematischen Fehler und die Streuung der verschiedenen Messmethoden zeigt. Man kann aber keinen systematischen Effekt von Re oder Ru auf die Qualität der Simulationen feststellen. Es ist be- merkenswert, dass die mit sehr unterschiedlichen Methoden gemessenen γ’- Solvustemperaturen sämtlicher Literaturquellen konsistent sind. Die Abweichungen bei den Messungen aus Rettig et al. (2009) werden dadurch bedingt, dass die Simulationen wie bereits dargestellt allein den Beginn der γ’-Ausscheidung, die DSC-Messungen dage- gen lediglich die Temperatur der maximalen Ausscheidungsrate erfassen können, da die γ’-Ausscheidung bei diesen Legierungen in den DSC-Kurven nur relativ undeutlich er- kennbar ist [Ret09]. Abbildung 5.12 stellt temperaturabhängige Messungen der Zusammensetzungen der γ- Matrix und der γ’-Ausscheidungen der Legierung Ni - 4,9Al - 4,1Co - 8,2Cr - 2,5Mo - 3,0Re
5 Ergebnisse und Diskussion 69 - 3,0Ru - 1,6Ta - 3,9Ti (wt-%) dar, welche von Pyczak und Neumeier mittels TEM-EDS durchgeführt wurden [Ret09]. Zum Vergleich sind die thermodynamischen Gleichge- wichtsberechnungen eingetragen [Ret09]. Die Zusammensetzung der γ-Phase wird mit der Datenbank TTNi7 generell gut simuliert, insbesondere wird auch die Temperaturabhängig- keit richtig vorhergesagt. Vor allem der Anteil der Legierungselemente Mo und Re, aber auch der von Ru weicht teilweise etwas von den Messungen ab. Insgesamt sind die Ab- weichungen bei der Simulation der Zusammensetzung der γ’-Phase wesentlich größer, trotzdem wird die erheblich geringere Temperaturabhängigkeit als bei der γ-Phase richtig simuliert. Die quantitativen Abweichungen sind vor allem für Mo, Ta, Re und Ru groß, während sie für Al, Co, Cr und Ti relativ gering sind. a) Temperatur T L gem. / °C c) Temperatur T S gem. / °C 1450 1400 1350 kein Re und Ru mit Re mit Ru [Sha05] [Fuc02] [Spo96] [Cop01] [Dha92] [Ret09] 1300 1300 1350 1400 1450 Temperatur T sim. / °C L 1400 1300 mit Re mit Ru kein Re und Ru [Sha05] [Fuc02] [Spo96] [Cop01] [Dha92] [Ret09] 1200 1200 1300 1400 Temperatur T sim. / °C S b) 1400 Temperatur T γ' gem. / °C 1200 1000 kein Re und Ru mit Ru [Sha05] [Fuc02] [Spo96] [Cop01] [Dha92] [Car00] [Ret09] mit Re 800 800 1000 1200 1400 Temperatur T sim. / °C γ' Abbildung 5.11: Vergleich von Messungen und Berechnungen mit der Datenbank TTNi7 für die (a) Liquidus-, (b) γ’-Solvus und (c) Solidustemperatur. Jeder Punkt steht für eine Legierung [Ret09]. Die Berechnungen mit der Datenbank stimmen gut mit den experimentellen Messungen überein. Alle Messungen wurden an Proben durchgeführt, die vor dem Versuch eine Stunde bei der jeweiligen Messtemperatur geglüht wurden. Danach wurde außer bei Rhenium keine nen-
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Literaturverzeichnis 121 [Gas88] Ga
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Literaturverzeichnis 123 [Koz04] Ko
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Literaturverzeichnis 125 densities
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Literaturverzeichnis 127 [Sin94] Si
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