Mikro- und Nanomechanische Charakterisierung von Superlegierungen bei hohen Temperaturen

Themenbereich:
Hochtemperaturwerkstoffe

 

Verantwortlicher Mitarbeiter:

Dr.-Ing. Steffen Neumeier
Lukas Haussmann (M. Sc.)

a) Mikro- und nanomechanische Testmethoden am WW1
b) Schematische Darstellung kombinatorischer Untersuchungen mit Nanoindentations- und Indentierungskriechversuchen an Diffusionspaaren

Ziel dieses Projektes ist es, die lokalen mechanischen Eigenschaften einkristalliner Nickel- und Kobaltbasis-Superlegierungen mittels nanomechanischer Charakterisierungsmethoden bei Raumtemperatur und erhöhten Temperaturen, zu untersuchen. Hierbei soll der Einfluss hierarchischer Mikrostrukturen und verschiedener Legierungselemente auf die Festigkeiten der γ- und γ′-Phase sowie den Einfluss lokaler Inhomogenitäten analysiert werden.

Darüber hinaus sollen mit den mikro- und nanomechanischen Methoden (siehe Abb.1) und insbesondere mit Mikro-Indentierungskriechversuchen kombinatorische Untersuchungen zum Einfluss verschiedener Legierungselemente auf bestimmte Superlegierungen anhand von Diffusionspaaren durchgeführt werden. Ein großer Vorteil dieser Untersuchungen ist die Möglichkeit durch den Konzentrationsgradienten viele verschiedene Legierungszusammensetzungen an einer Probe mikrostrukturell und mechanisch bei hohen Temperaturen zu charakterisieren.

Dieses Projekt ist als Projekt A6 in den Sonderforschungsbereich/Transregio 103 „Vom Atom zur Turbinenschaufel – wissenschaftliche Grundlagen für eine neue Generation einkristalliner Superlegierungen“ eingegliedert, welcher für eine weitere Förderperiode von Januar 2020 bis Dezember 2023 verlängert wurde. In dieser dritten Förderperiode konzentriert sich die Forschungsaktivitäten im Projekt A6 besonders auf die Untersuchung von:

  • Lokalen Kriecheigenschaften bei erhöhten Temperaturen mittels Mikrozug- und Mikroindentierungskriechen (Temperaturen bis 800°C bei Druck- und 1100°C bei Zugbelastung)
  • Bruchzähigkeit von TCP-Phasen und Grenzflächen mittels Mikrobiegebalken-Experimenten
  • Nano-Druckversuche an freistehenden γ′-Teilchen mit detaillierter Defektanalyse