Untersuchungen der Strukturstabilität von Ni-(Fe) - JUWEL ...
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polykristallin<br />
(CC)<br />
Korngrenze<br />
~ 45 Vol %<br />
IN 738 LC<br />
µm<br />
Literaturübersicht<br />
strengelkrislallin<br />
(DS)<br />
~ 62 Vol %<br />
IN 792 DS<br />
einkristallin<br />
(SC)<br />
µm µm<br />
~ 70 Vol %<br />
CMSX 4<br />
Abbildung 2.3: Gegenüberstellung einer polykristallinen, stängelkristallinen und<br />
einkristallinen Turbinenschaufel mit dem dazugehörigen Gefüge<br />
und γ’-Volumenanteil [2.29, 2.30, 2.31]<br />
Weil es keine Korngrenzen in einkristallinen Superlegierungen gibt, ist auch eine<br />
Stabilisierung <strong>der</strong> Korngrenzen nicht nötig. Die chemische Zusammensetzung <strong>der</strong><br />
einkristallinen Superlegierungen wurde deshalb angepasst und die Elemente (Hf, C, Zr, B),<br />
die in DS- und CC- Legierungen die Korngrenzen stabilisieren, wurden weggelassen. So<br />
entstanden die einkristallinen Superlegierungen <strong>der</strong> erster Generation [2.1.32, 2.1.33].<br />
Mit dem Anheben <strong>der</strong> Gehalte an γ’-bildenden Elementen, Anheben des γ’-Volumenanteiles,<br />
wurden Werkstoffe <strong>der</strong> zweiten und dritten Generation geschaffen. Die zweite Generation<br />
enthält 3% Re und die dritte Generation die zwischen 5-6% Re als Legierungselement. Re<br />
verbessert die mechanischen Eigenschaften durch die mischkristallverfestigende Wirkung.<br />
Sowohl <strong>der</strong> Gitterfehlparameter als auch die γ’-Vergröberungsrate werden durch<br />
Rheniumzugabe verringert. Die Superlegierungen <strong>der</strong> dritten Generation enthalten 60-75%<br />
γ’-Phase in einer kuboidalen Form [2.1.34]. Obwohl Rhenium ein schweres Element ist,<br />
wurde die Dichte <strong>der</strong> Superlegierungen nicht geän<strong>der</strong>t, weil <strong>der</strong> Cr-Gehalt in <strong>der</strong> ersten<br />
Generation <strong>von</strong> 8-15% auf 2-4% in <strong>der</strong> dritten Generation gesenkt wurde. Die Oxidation- und<br />
Korrosionsbeständigkeit wird durch Beschichtungen erreicht [2.1.35, 2.1.36, 2.1.37].<br />
Die vierte Generation, z.B. <strong>der</strong> Werkstoff MC-NG (ONERA- Frankreich) enthält neben<br />
4% Re noch zusätzlich 4% Ru als Legierungselement, und <strong>der</strong> Werkstoff TMS-82+<br />
(entwickelt am NRIM-APD Japan) enthält neben 4,9 % Re noch 3 % Ir, wodurch eine<br />
Destabilisierung des Mikrogefüges bei hohen Temperaturen im Zeitstandversuch deutlich<br />
reduziert wird [2.1.38].<br />
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