PDF - JuSER - Forschungszentrum Jülich

Literaturübersicht
polykristallin
(CC)
strengelkrislallin
(DS)
einkristallin
(SC)
Korngrenze
µm
µm µm
~ 45 Vol %
IN 738 LC
~ 62 Vol %
IN 792 DS
~ 70 Vol %
CMSX 4
Abbildung 2.3: Gegenüberstellung einer polykristallinen, stängelkristallinen und
einkristallinen Turbinenschaufel mit dem dazugehörigen Gefüge
und γ’-Volumenanteil [2.29, 2.30, 2.31]
Weil es keine Korngrenzen in einkristallinen Superlegierungen gibt, ist auch eine
Stabilisierung der Korngrenzen nicht nötig. Die chemische Zusammensetzung der
einkristallinen Superlegierungen wurde deshalb angepasst und die Elemente (Hf, C, Zr, B),
die in DS- und CC- Legierungen die Korngrenzen stabilisieren, wurden weggelassen. So
entstanden die einkristallinen Superlegierungen der erster Generation [2.1.32, 2.1.33].
Mit dem Anheben der Gehalte an γ’-bildenden Elementen, Anheben des γ’-Volumenanteiles,
wurden Werkstoffe der zweiten und dritten Generation geschaffen. Die zweite Generation
enthält 3% Re und die dritte Generation die zwischen 5-6% Re als Legierungselement. Re
verbessert die mechanischen Eigenschaften durch die mischkristallverfestigende Wirkung.
Sowohl der Gitterfehlparameter als auch die γ’-Vergröberungsrate werden durch
Rheniumzugabe verringert. Die Superlegierungen der dritten Generation enthalten 60-75%
γ’-Phase in einer kuboidalen Form [2.1.34]. Obwohl Rhenium ein schweres Element ist,
wurde die Dichte der Superlegierungen nicht geändert, weil der Cr-Gehalt in der ersten
Generation von 8-15% auf 2-4% in der dritten Generation gesenkt wurde. Die Oxidation- und
Korrosionsbeständigkeit wird durch Beschichtungen erreicht [2.1.35, 2.1.36, 2.1.37].
Die vierte Generation, z.B. der Werkstoff MC-NG (ONERA- Frankreich) enthält neben
4% Re noch zusätzlich 4% Ru als Legierungselement, und der Werkstoff TMS-82+
(entwickelt am NRIM-APD Japan) enthält neben 4,9 % Re noch 3 % Ir, wodurch eine
Destabilisierung des Mikrogefüges bei hohen Temperaturen im Zeitstandversuch deutlich
reduziert wird [2.1.38].
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