Simulationsstudie zur Ausscheidungs- und Mikrostrukturentwicklung in Ni-Basis-Superlegierungen

Abstract

Moderne Nickel-Basis-Superlegierungen sind komplexe, mehrphasige Materialien für Hochtemperaturanwendungen. Ein hoher Phasenanteil von intermetallischen Phasen (z.B. y’, y’’) trägt zu ihrer Hochtemperaturbeständigkeit, durch Ausscheidungsverstärkung bei. Polykristalline Superlegierungen wiesen eine vorteilhafte Kombination aus Hochtemperaturbeständigkeit, Zähigkeit und Kriechfestigkeit auf. Um die Ausscheidungskinetik und Mikrostrukturentwicklung dieser Legierungen vorherzusagen, werden Simulationsstudien durchgeführt. Diese Simulationen werden mit dem thermokinetischen Softwarepaket MatCalc (Version: 6.01) und den entsprechenden Datenbanken durchgeführt. Im Rahmen dieser Arbeit wird eine Modellkette zur Beschreibung wichtiger mikrostruktureller Prozesse vorgestellt und angewendet. Zur Verifizierung der Simulationsergebnisse werden diese mit Literatur und experimentellen Daten verglichen, die im Nenimov-Projekt gewonnen wurden.

Modern nickel base Superalloys are complex, multiphase materials for high temperature applications. A high phase fraction of intermetallic phases (e.g. y’, y’’), contributes to their high temperature durability, by precipitation strengthening. Polycrystalline Superalloys show a beneficial combination of high temperature durability, toughness and creep resistance. To predict the precipitation kinetics and microstructural evolution of these alloys simulation studies are executed. These simulations are carried out with the thermo-kinetic software package MatCalc (version: 6.01) and the corresponding databases. In the framework of this thesis a chain of models to describe important microstructural processes is presented and applied. For the verification of the simulation results, these are compared to literature and experimental data acquired within the Nenimov project.