Anisotropes und inhomogenes Verformungsverhalten einkristalliner Nickelbasis-Superlegierungen am Beispiel des Werkstoffes SC 16

• Antragsteller: Dr.-Ing. Hellmuth Klingelhöffer
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 1997 bis 2002
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5307736

Die hervorragenden Ermüdungs- und Kriecheigenschaften einkristalliner Superlegierungen haben verstärkt zu ihrem Einsatz in Flugturbinen und zunehmend auch in stationären Gasturbinen geführt. Gekoppelt mit den Entwicklungen auf den Hard- und Softwarebereich ist daraus der Bedarf an physikalisch begründeten Stoffgesetzen entstanden, die zum einen in der Lage sind, die anisotropen Deformationsprozessse über einen weiten Bereich von Temperaturen und Dehngeschwindigkeiten angemessen zu beschreiben, aber auch die verstärkten Anforderungen der Ingenieurpraxis hinsichtlich des Einsatzes zur Ermittlung der Beanspruchung und Lebensdauer von geometrisch komplexen Hochtemperaturbauteilen unter mehrachsiger thermisch-mechanischer Belastung zu erfüllen. Dazu bedarf es einer Korrelation zwischen dem temperatur- und verformungsgeschwindigkeitsabhängigen Verfestigungsverhalten basierend auf den Verformungsmechanismen eines kubisch-flächenzentrierten g-g'-Gefüges und der kontinuumsmechanischen Werkstoffbeschreibung. Hierzu soll mit Hilfe optischer Oberflächenmeßverfahren (Weißlichtinterferometrie, Objektrasterverfahren) die Entwicklung von Gleitbändern an Probenoberflächen hinsichtlich der sie verursachenden Gleitsysteme wie auch bezüglich ihrer Dicke und Heterogenität erfaßt werden. Aufbauend auf diesen Untersuchungen werden verschiedene Ansätze zur latenten Verfestigung analysiert. Darüber hinaus wird die Gültigkeit des klassischen Schmid`schen Schubspannungsgesetzes hinterfragt, und wie jüngste Untersuchungen (1) am SC 16 nahelegen, durch adäquate Nicht-Schmid-Formulierungen ersetzt. Die so generalisierten Schmid-Spannungen können dann als die antreibenden Kräfte der auf den aktiven Gleitsystemen festzustellenden Deformationen (Gleitungen) betrachtet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr. Jürgen Olschewski (†)