Untersuchungen der Strukturstabilität von Ni-(Fe) - JUWEL ...

5 ZUSAMMENFASSUNG
Zusammenfassung
Die Erkenntnisse über die Langzeitstabilität der im Rahmen des DT5-Projektes ausgewählten
Modellwerkstoffe (Inconel 706, Waspaloy und Inconel 617), über deren Umschmelzbarkeit,
Schmiedbarkeit und mechanische Eigenschaften haben zu zwei Werkstoffmodifikationen
geführt, die von Waspaloy und von Inconel 706 abgeleitet wurden, und die die Bezeichnungen
DT 750 und DT 706 tragen. Die Modifikation des Waspaloy zu DT 750 diente dabei
mehr der besseren Umschmelzbarkeit (Vermeidung der Freckle-Bildung). Eine Verbesserung
der Langzeitstabilität der Mikrostruktur war zwar nicht erforderlich, durch eine geänderte
Wärmebehandlung wurde dennoch eine homogene, monomodale γ’-Teilchenverteilung
erreicht, die der “End-of-Life“ Mikrostruktur schon angenähert war. Die Modifikation von
Inconel 706 zu DT 706 hingegen diente der Stabilisierung der γ’-Phase und Reduzierung der
γ’’-Phase, ohne die zellular an den Korngrenzen ausgeschiedene η-Phase zu unterdrücken.
Im Gefüge des Schmiedestückes hatte die Legierung DT 706 eine relativ homogene
Verteilung der Korngröße über den Querschnitt von ASTM 5-6 am Rand und ASTM 6 im
Kern des Schmiedestückes. Allerdings fanden sich im Kern des Schmiedestückes noch
teilweise Reste des primären Gussgefüges mit dendritischen Seigerungen.
Die Wärmebehandlung von DT 706 wurde geringfügig geändert, da der erhöhte Ti-Gehalt die
Solvustemperatur der γ’-Phase angehoben hatte. Es fanden sich zunächst im Gefüge nur
γ’-Teilchen und zellular an den Korngrenzen ausgeschiedene η-Phase, jedoch keine bzw. nur
sehr kleine und sehr wenige γ’’-Ausscheidungen. Die im Gefüge nach der Wärmebehandlung
anwesende γ’-Phase zeigte verschiedene Ausscheidungsgrößen und –formen (sphärische,
kleeblattförmige γ’-Teilchen und γ’-Teilchen in linienförmiger Anordnungen). Nach
Auslagerungen bei 700 und 750 °C traten die γ’’-Ausscheidungen jedoch wieder auf, wobei
der Volumenanteil deutlich geringer war als in Inconel 706. Die nach Wärmebehandlung
beobachteten γ’-Anordnungen wiesen hohe Stabilität auf. Zudem waren sie potenzielle Keime
für η-Ausscheidungen, die sich während der Auslagerungsversuche an den γ’-Anordnungen
gebildet hatten. Die weitere Mikrostrukturentwicklung von DT 706 bei Langzeitauslagerung
verlief ähnlich der von Inconel 706, wobei allerdings die γ’-Phase stabiler und im Gegensatz
zu Inconel 706 auch nach 5000 h bei 750 °C noch vorhanden war.
Durch die modifizierte LSW-Theorie konnte die Kinetik des γ’’-Wachstums bis 1000 h
Auslagerungszeiten bei 700 und 750 °C beschrieben werden, wobei die
γ’’-Scheibendurchmesser dem t 1/3 und die γ’’-Scheibenstärke dem t 1/2 Gesetz folgen. Nach
den längeren Auslagerungszeiten wurde eine Senkung von der Diskstärke der γ’’-Phase
festgestellt und die γ’’-Disk nach Auslagerungen 5000 h bei 700 und 750 °C nicht mehr im
Gefüge vorgehandelt waren.
Es ist nicht gelungen, die γ’- und η-Wachstumsprozesse mit der LSW-Theorie zu
quantifizieren, da die Phasen verschiedene Morphologien (γ’-Phase) und Größeverteilungen
aufweisen. Auch kam es während Auslagerungen zur weiteren Ausscheidung der Phasen in
der Legierung.
Die Anwesenheit der γ’-Phase nach 5000 h bei 750 °C bedeutete eine Verbesserung der
Gefügestabilität gegenüber Inconel 706. Daher ist zu erwarten, dass die Legierung DT 706 bei
langzeitigen mechanischen Versuchen ein besseres Verhalten zeigen wird. Darüber hinaus
stimmen die TEM-Beobachtungen mit den Phasenmodellierungen mittels Thermo-Calc und
Phascalc überein. Beide Berechnungsmethoden sagten eine bessere Phasenstabilität der
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