PDF - JuSER - Forschungszentrum Jülich

Einleitung und Zielsetzung
Verwendung austenitischer Stähle wird zu überspringen sein, um statt dessen
Ni-(Fe)-Basiswerkstoffe zu verwenden [1.11].
Abbildung 1.4: Turbinenwelle beim Schmieden
Foto: SAARSCHMIEDE GmbH
Freiformschmieden.
Als Werkstoffe für thermischmechanisch
höchst beanspruchte
Bauteile in zukünftiger 700 °C
Dampfturbine wie Turbinenrotoren
und –scheiben kommen Ni-(Fe)-
Basis-Schmiedewerkstoffe in
Betracht. Die Herstellbarkeit (die
Möglichkeit, große Bauteile bis zu
30 Tonnen (Abbildung 1.4)
herzustellen) sollte ermöglich werden.
Die betrachteten Werkstoffe wurden
bisher als Werkstoffe für Scheiben in
Flugturbinentriebwerken, deren
gesamte Betriebsdauer 10 4 h nicht
überstieg, verwendet. Für
Dampfturbinen sind Betriebsdauer
über 10 5 h gefordert. Die hohen
Festigkeitswerte dieser Werkstoffe
sollten über diesen Zeitraum erhalten
bleiben. Die mechanischen
Langzeiteigenschaften werden durch die Stabilität des Gefüges bestimmt [1.12,1.13].
Während des Betriebs kann es zu Phasenumwandlung und –neubildungen kommen, was zur
Veränderung der mechanischen Eigenschaften der Komponente führen kann. Deshalb ist es
sehr wichtig, langzeitstabile Werkstoffe anzuwenden, die Stabilität der Werkstoffe bei den
angestrebten Arbeitstemperaturen ist zu erarbeiten und, wenn möglich, zu modellieren.
Überprüft wurden zunächst drei Ni- bzw. Ni-Fe-Basis-Schmiedewerkstoffe mit
unterschiedlichen Verfestigungsmechanismen im Rahmen des DFG (Deutsche
Forschungsgemeinschaft)-Projektes DT5. Die Legierungen wurden in der ersten Phase des
DFG-Projektes auf Herstellbarkeit untersucht, ihre Kriech- und Kriechrisseigenschaften sowie
ihre Langzeitstrukturstabilität für Bereich 650-750 °C ermittelt und bestmöglich modellhaft
beschrieben.
Darauf aufbauend werden nachfolgend je eine Modifikation der Werkstoffe “Waspaloy“ und
“Inconel 706“ auf Grundlage der experimentellen Ergebnisse aus der ersten Phase und
thermodynamischer Phasenmodellierungen entwickelt und evaluiert. Es werden die
Entwinklungskonzepte dieser Legierungen, die Optimierung der Wärmebehandlung und
Gefügeuntersuchungen nach Wärmebehandlung und nach Auslagerungen im Zusammenhang
mit den mechanischen Eigenschaften in Hinblick auf die Langzeitgefügestabilität untersucht.
Als zentrale Aufgabe ergibt sich: Untersuchung der Langzeit-Stabilität des Gefüges mittels
TEM-Methoden.
3