Verformungsmechanismuskarten und festigkeitsbestimmende Mechanismen zur Vorhersage mechanischer Eigenschaften polykristalliner Superlegierungen (T11*)

• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 190389738

Im Rahmen des Transferprojekts arbeiten die FAU und die MTU Aero Engines AG zusammen, um die Grundlagen zur physikalisch basierten Modellierung der statischen Eigenschaften der polykristallinen Ni-Basis Superlegierung Udimet720Li zu schaffen. Hierbei werden die in den SFB an Einkristalllegierungen generierten Methoden und Erkenntnisse genutzt und auf einen vom Industriepartner benötigten Anwendungsfall transferiert. Im Detail geht es darum, die jeweils dominierenden Verformungsmechanismen in Udimet720Li in bestimmten Temperatur-, Spannungs- und Verformungsgeschwindigkeitsbereichen umfänglich zu charakterisieren und anhand dessen physikalisch basierte Werkstoffmodelle zur Vorhersage der mechanischen Eigenschaften abzuleiten. Die Schmiedelegierung Udimet720Li ist hierbei von besonderem Interesse, da diese Legierung zu den hochfestesten Legierungen zählt, die noch über die Guss und Knetroute verarbeitet werden können und durch diese herausragende Hochtemperaturkapazität für zukünftige, effizientere Triebwerke zunehmend an Bedeutung gewinnt. Die statischen Eigenschaften einer Schmiedelegierung sind durch die Mikrostruktur sowie die vorherrschenden Verformungsmechanismen bestimmt. Eine physikalisch basierte Modellierung dieser Eigenschaften benötigt daher die Kenntnis der in Abhängigkeit von Temperatur und Spannung vorherrschenden Verformungsmechanismen sowie deren Beeinflussung durch mikrostrukturelle Gegebenheiten wie Korngröße, Kornorientierung und Rekristallisationsgrad sowie die lokale chemische Zusammensetzung. Aufgrund der Komplexität und Unterschiedlichkeit der Verformungsmechanismen ist deren umfängliche Charakterisierung und Quantifizierung neuartig. Das Transferprojekt ermittelt diese Zusammenhänge mittels diverser im SFB erprobter mikroskopischer Charakterisierungs- und Tomographieverfahren, erstellt daraus sogenannte Verformungsmechanismenkarten im Spannungs-Temperatur-Verformungsgeschwindigkeits-Raum und nutzt die gewonnenen Daten, um bestehende Lebensdauermodelle zu validieren und zu erweitern.

• DFG-Verfahren: Transregios (Transferprojekt)
• Teilprojekt zu: TRR 103: Vom Atom zur Turbinenschaufel - wissenschaftliche Grundlagen für eine neue Generation einkristalliner Superlegierungen
• Antragstellende Institution: Ruhr-Universität Bochum
• Unternehmen: MTU Aero Engines AG
• Teilprojektleiter: Dr.-Ing. Steffen Neumeier