PDF - JuSER - Forschungszentrum Jülich

Literaturübersicht
zur Phasenberechnung in Legierungen; für die Ni-Basislegierungen ist es das “Ni-Data“-
Datenbank. Allerdings werden die Gehalte verschiedener Elemente in berechneten
Legierungen begrenzt (Tabelle 2.2).
Obwohl keine numerische Begrenzungen für Fe in Ni-Legierung angegeben wird, sollte zu
den Berechnungen der Phasen in einer Ni-Fe-Superlegierung mit hohen Fe-Anteil (wie z.B.
Inconel 706 oder Inconel 718) besser die Fe-Ni-Datenbank verwendet werden [2.5.12,
2.5.13].
Ni+Fe+Co Co Cr Ta W Mo Nb Re Hf Al Ti C N Zr
65 25 30 15 15 10 10 10 5 7,5 5 0,3 0,1 0,1
Tabelle 2.2: Limits für die Elementanteile in Mass% von Ni-Legierungen, die mit der
“Ni-Data“- Datenbank von Thermotech berechnet werden konnen.
2.5.2 Phascalc
Das Programm Phascalc ist eine eigene Programmentwicklung des IWV (Institut für
Werkstoffe und Verfahren der Energietechnik) im Forschungszentrum Jülich, das zur
Berechnung des Ausscheidungsverhalten von Phasen in Nickelbasislegierungen dient. Das
Programm basiert auf der Löslichkeit der Legierungselemente in der Matrix und in den
anderen Phasen. Dabei werden die Atom-% proportional zu den Aktivitäten der Elemente
gesetzt und gefordert, dass Gleichgewicht dann herrscht, wenn die Aktivitäten in Matrix und
Phase gleich sind [2.5.14].
Den Berechnungen im Programm PHASCALC liegen Datensätze zugrunde, die die Löslichkeitsgrenzen
wahlweise in Form maximaler stöchiometrischer Anteile oder als Aktivitätskoeffizienten
enthalten. Für die Phasen sind dies einfache Zahlenwerte und für die Matrixabhängigen
Löslichkeitsgrenzen der Elemente wurde nur der Einfluss der Elemente Al, Ti, Cr,
Co, W, Mo, Nb, Ta und Fe betrachtet und eine multidimensionale lineare Regression der
Form zugrunde gelegt:
mAi
= C + C
Al
⋅ln
cmAl
+ CTi
⋅ln
cmTi
+ CCr
⋅ln
cmCr
+ CW
⋅ln
cmW
(2.5.1)
ln l
0
+ C
Mo
⋅ln
c
mMo
+ C
Nb
⋅ln
c
mNb
+ C
Ta
⋅ln
c
mTa
+ C
Fe
⋅ln
c
mFe
ln l mAi - die Löslichkeitsgrenze für das Ai-Element
Aus Mangel an auswertbaren Daten zur Bereitstellung der Regressionskoeffizienten C i
beschränkt sich z.Zt. die Berechnung der Löslichkeitsgrenzen auf die Elemente Al, Ti und Nb.
Für C, N und B werden die Löslichkeitsgrenzen in der Matrix =0 gesetzt.
Eine ähnliche lineare Regression wurde auch, mit Ausnahme der Mono-Carbide, zur
Berechnung der Solvustemperaturen dieser Phasen ermittelt [2.5.15].
Eine wesentliche Annahme bei der Berechnung der Zusammensetzung der
Ausscheidungsphasen ist, dass ein Gleichgewicht zwischen den Aktivitäten der Elemente in
der Matrix und in den Ausscheidungen herrscht. Da die Aktivitäten der einzelnen Elemente in
der Legierung nicht bekannt sind, werden die stöchiometrischen Anteile der Elemente in den
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