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

2.4.1 Das γ’- und γ’’-Wachstum
Literaturübersicht
Eine dreidimensionale Vergröberung der γ’-Teilchen in γ’-gehärteten Superlegierungen, bzw.
zweidimensionales Wachstum der γ’’-Phase in γ’/γ’’-gehärteten Superlegierungen, kann bei
erhöhter Temperatur eintreten. Um die Prozesse beschreiben zu können und daraus die
Änderungen der mechanischen Eigenschaften während einer thermischen Beanspruchung
abzuleiten, ist es sehr wichtig, die Kinetik der Alterung zu kennen. In einkristallinen
Werkstoffen kann die thermische Auslagerung bis zur Floßbildung führen, die eigentlich bei
Überlagerung von mechanischer Spannung zur thermischen Auslagerung erfolgt [2.4.6].
Die Ostwaldreifung (Ostwald ripening process) beschreibt die Umlösung von Teilchen, d. h.
diffusive Vergröberung von großen Teilchen auf Kosten von kleineren, benachbarten
Teilchen. Ein Beispiel der Oswaldreifung stellt eine dreidimensionale Simulation mittels
CALPHAD der γ’-Vergröberung in der Ni-13,8%Al Legierung, gealtert bei 750°C, von
J. Z. Zhu et al. [2.4.7] in Abbildung 2.11 dar.
a
c
Abbildung 2.11: 3D Simulation des γ’- Vergröberungsprozesses in der Ni-13,8 % Al
Legierung gealtert bei 1023 K: (a) t = 15min; (b) t = 2h; (c) t = 4h;
(d) t = 8h gerechnet in eine “Domain“ 160x640x640 nm [2.4.7]
Die klassische LSW-Theorie der dreidimensionalen Vergröberung von sphärischen und
kuboidalen Teilchen wurde von Lifshitz, Slyozov (1961) und Wagner (1961), unabhängig von
einander entwickelt. Sie besagt für den Fall des diffusionskontrollierten sphärischen
Teilchenwachstum, dass nach folgender Gleichung:
3
rm ( t)
− rm
( 0)
3
2 ⎛ 8c
D ⎞
0 Ω γ
= ⎜ ⋅t
RT ⎟
⎝ 9 ⎠
19
b
d
(2.4.1)