PDF - JuSER - Forschungszentrum Jülich

Literaturübersicht
der übersättigten Matrix (γ’ und γ’’-Phasen in Ni-Fe-Legierungen) hinsichtlich ihrer
Morphologie, Größe und Verteilung. Parameter dafür sind u.a. Abkühlungsgeschwindigkeit
von der Lösungstemperatur, die Anzahl der Wärmebehandlungsschritte,
Ausscheidungstemperatur(en) und -zeiten [2.3.8,2.3.9].
Der Anteil an γ’-Phase dient häufig als ein Ordnungsparameter für die Klassifizierung von
Superlegierungen. Die nachfolgende exemplarische Einteilung der Superlegierungen ist eine
typische Klassifizierung der γ’-Anteile:
1. Legierungen mit γ’-Anteil unter 20% (Nimonic 80A, DT750...)
2. Legierungen mit γ’-Anteil zwischen 20-40% (Waspaloy, Udimet 520...)
3. Legierungen mit γ’-Anteil zwischen 40-60% (Udimet 720, Udimet 720Li, IN 100...)
Für die Legierungen der ersten Gruppe wird ein einstufiger Ausscheidungszyklus und für die
zweite und dritte Gruppe eine zweistufige Ausscheidungsglühung durchgeführt. Bei der
Lösungsglühung oberhalb der γ’-Solvustemperatur liegen die γ’-Bildner (Al, Ti, ...) in Lösung
a
c
b
d
Abbildung 2.9: Schema der einstufigen Ausscheidungsglühung a) und der zweistufigen
Ausscheidungsglühung b) mit dem dazugehörigen monomodalen c) und
bimodalen d) Mikrogefüge [2.3.10, 2.3.11]
vor. Während des Abkühlens von der Lösungsglühungstemperatur wird die
γ’-Solvustemperatur unterschritten, und es kommt zur Ausscheidung der γ’-Phase aus der
übersättigten Matrix, wobei Teilchengröße und -morphologie über die
Abkühlungsgeschwindigkeit, Ausscheidungstemperatur und Dauer bei dieser Temperatur
gesteuert werden kann. Die Elemente, die γ’-Phase bilden, diffundieren aus der Matrix, die
Übersättigung der Matrix nimmt mit der Ausscheidungsdauer ab, dadurch nimmt auch die
Ausscheidungsrate ab. Um einen optimalen γ’-Anteil im Gefüge der Legierung nach der
Wärmebehandlung zu bekommen, sind lange Ausscheidungszeiten erforderlich. Deshalb wird
für die Superlegierungen der zweiten und dritten Kategorie mit höherem γ’-Anteil ein zweiter
Ausscheidungszyklus mit einer niedrigeren Temperatur als in der ersten Stufe eingesetzt und
durch den Temperaturunterschied wird die Übersättigung der Matrix und Ausscheidungsrate
erhöht, damit die Ausscheidungsdauer sich abgekürzt. So entstehen sekundäre bzw. tertiäre
(im Gefüge der Legierungen mit γ’-Anteil 40-60%, wo die primären γ’-Teilchen während der
Abkühlung von Umformungsverfahren an den Korngrenzen ausgeschieden worden sind)
γ’-Ausscheidungen in der Mikrostruktur (Abbildung 2.9).
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