PDF - JuSER - Forschungszentrum Jülich

Literaturübersicht
2.2.3 Zusätzliche Ausscheidung zur Verfestigung: Die γ’’-Phase
Die metastabile scheibenförmige γ’’-Phase
bildet sich in einem Stoffsystem Ni-Nb auch
bei hohem Anteil an Niob (bis 12%) nur aus,
wenn Eisen im Mischkristall ausreichend
vorhanden ist. Die γ’’-Phase kristallisiert im
DO 22 -Gittertyp mit einer theoretischen
Zusammensetzung Ni 3 Nb. Abbildung 2.5 zeigt
eine tetragonale raumzentrierte Elementarzelle
der γ’’-Phase und die definierten Positionen
der Atome im Kristallgitter. Die teilkohärente
γ’’-Phase trägt im wesentlichen zur Härtung
und zur Verfestigung des Ni-Fe-Basis-
Werkstoffes bis zu 650°C bei. Bei höheren
Temperaturen ist diese Phase nicht stabil. Die
γ’’-Teilchen wachsen bei hohen Temperaturen
zunächst an, wobei das Wachstum in der 001-Ebene stärker ist als in den anderen
Gitterebenen, und aus anfänglich prismatischen Teilchen entstehen diskförmige
Ausscheidungen.
Ni
Nb
Ni
Nb
Abbildung 2.5: Kristallstruktur von
γ’’-Phase
Neben isolierten γ’- und γ’’-Teilchen werden auch komplexe Ausscheidungen
(“co-precipitates“), die aus beiden Ausscheidungstypen bestehen, gefunden. Prinzipiell lassen
sich zwei Typen unterscheiden: der kompakte und nicht-kompakte Typ (Abbildung 2.6). Die
Bildung dieser Ausscheidungsanordnung wird mit energetischen Vorteilen begründet: in
beiden Fällen können auftretende Kohärenzspannungen abgebaut werden [2.2.7].
γ’’
γ’’
γ’
γ’’
γ’
Abbildung 2.6: Typen von γ’/γ’’-Komplexausscheidungen [2.2.7]: kompakter Typ (links) und
nicht kompakter Typ (rechts)
Bei hohen Temperaturen ist die γ’’-Phase nicht stabil und geht in die meist unerwünschte
plattenförmige δ-Phase über [2.2.8, 2.2.9].
2.2.4 Die Gleichgewichtsphasen: Die η- und die δ-Phase
Die γ’- und γ’’-ausscheidungsgehärteten Superlegierungen sind anfällig für die Bildung einer
hexagonal dichtgepackten DO 24 Struktur(Abbildung 2.7a), der η-Phase (Ni 3 Ti) und einer
orthorombischen δ-Phase (Ni 3 Nb). Es können zwei verschiedene Ausscheidungsarten der
Phasen auftreten: Intergranulare dünne Platten, die aus γ’→ η und γ’’→ δ Umwandlungen
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