Mathematische Modellierung der Ausscheidung ... - OPUS-Datenbank

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Bei Veränderung dieser Elemente dreht sich sogar das Vorzeichen der Steigung, was die
Schlussfolgerung zulässt, dass Ru nur dann einen „reverse partitioning“-Effekt aufweisen
kann, wenn auch die restlichen Legierungselemente jeweils in der richtigen Konzentration
vorliegen. Weiterhin werden offensichtlich auch die Absolutwerte des Verteilungskoeffi-
zienten von Re durch die meisten Legierungselemente beeinflusst. Carroll et al. (2006)
fanden, dass „reverse partitioning“ lediglich bei einem kleinen Chrom-Anteil in der Legie-
rung auftreten kann. Dies stimmt gut mit den Simulationsergebnissen in der Abbildung
5.22a überein [Car06]. Tendenziell liegen die simulierten Verteilungskoeffizienten im Ver-
gleich zu den vorhandenen experimentellen Messungen relativ hoch, andererseits weisen
die Messungen von Verteilungskoeffizienten eine legierungs- und messtechnisch bedingte
enorme Streuung von k γ/γ’ = 2 ... 40 auf. Es bleibt ebenfalls festzuhalten, dass die berech-
nete Steigung der Kurven und damit die Abhängigkeit vom Ruthenium-Anteil der Legie-
rung in allen Fällen relativ gering ist. Die neueren Messungen u.a. von Volek (2002) und
Neumeier (2009) mit Werten von k < 10 sind dabei als zuverlässiger einzustufen, da hier
in-situ-TEM-Messungen durchgeführt wurden [Vol02, Neu10]. Im Gegensatz dazu beruhen
u.a. die Arbeiten von O’Hara (1996) auf nasschemischen Trennungen und Messungen der
γ- und der γ’-Phase [O’Ha96]. Zur Zuverlässigkeit der Simulationen lässt sich ausführen,
dass die Verteilungskoeffizienten tendenziell überbewertet werden, weil mit der Datenbank
TTNi7 die Konzentration von Re in der γ’-Phase deutlich unterschätzt wird (siehe auch Ka-
pitel 5.2.1).
Zusammenfassend stellt man fest, dass das Verteilungsverhältnis zwischen der γ- und der
γ’-Phase eine thermodynamische Größe ist. Die Simulationen zeigen, dass der „reverse
partitioning“-Effekt existiert, aber nicht nur von Ru, sondern auch von verschiedenen anderen
Legierungselementen, insbesondere von Cr, Mo und Ti, abhängt.
5.5 Thermodynamik und Kinetik der TCP-Phasenausscheidung
5.5.1 Thermodynamik der Ausscheidung
Die Thermodynamik bestimmt den Gleichgewichtszustand einer Legierung und damit auch
den TCP-Phasenanteil. Bei der Anwendung von Werkstoffen bei hoher Temperatur wird
sich dieser Zustand nach längerer Zeit einstellen. In Abbildung 5.23 sind die mit der
CALPHAD-Methode simulierten Phasenanteile der Legierungen TMS-121 ohne Ru und
TMS-138+ mit 2,5 wt-% Ru in Abhängigkeit von der Temperatur dargestellt. Diese beschreiben
den Zustand im thermodynamischen Gleichgewicht, also nach (unendlich) lan-