Schädigung und Lebensdauer martensitischer Stähle für Niederdruck-Dampfturbinenschaufeln bei Ermüdungsbeanspruchung im VHCF-Bereich

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Tilmann Beck
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 172190383

Niederdruck-Dampfturbinenschaufeln aus martensitischen 9-12 % Cr-Stählen unterliegen zyklischen Biege- und Torsionsbelastungen mit Frequenzen bis über 1000 Hz. Bei Leit-Schaufeln stellen diese den überwiegenden Anteil der mechanischen Beanspruchung dar, bei Laufschaufeln sind der zyklischen Belastung hohe fliehkraftbedingte Zugmittelspannungen überlagert. Im beantragten Vorhaben soll daher das Lebensdauer- und Versagensverhalten eines martensitischen Cr-Stahls bei Ermüdungsbelastung ohne und mit hohen Mittespannungen bei Bruchlastspielzahlen über 108 untersucht werden. Die Schädigungsprozesse werden durch Identifikation erster Oberflächenanrisse über Rasterelektronenmikroskopie (REM), Freilegen der Rissspitzen mittels fokussierter Ionenstrahlung (FIB) und Analyse der Ausscheidungs- und Versetzungsmikrostruktur im Bereich der Rissspitze mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) analysiert. Volumenanrisse werden in den Bruchflächen rasterelektronenmikroskopisch untersucht. Versagensauslösende Details der Rissfläche wie z.B. Einschlüsse werden über FIB-Zielpräparation der Untersuchung im analytischen TEM zugänglich gemacht..

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1466: Unendliche Lebensdauer für zyklisch beanspruchte Hochleistungswerkstoffe
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Lorenz Singheiser