Der Beitrag gibt einen Überblick über die zur Herstellung hochbeanspruchter Gasturbinenschaufeln heute übliche Einkristalltechnologie. Nach einem kurzen Abriß der Anforderungen an Gasturbinenschaufeln mit dem sich daraus ergebenden Zwang zur Verbesserung der Nickelbasis‐Legierungen und nach einer kurzen Definition des “technischen” Einkristalls werden im vorliegenden Teil I das Verfahrensprinzip der gerichteten Erstarrung, die realisierbaren Erstarrungsfrontmorphologien und die Methoden der Kornselektion beschrieben. Am Beispiel der Legierung SRR99 wird der für industrielle Produktion sinnvolle Gießparameterbereich fixiert. Die für Einkristallbauteile aus Nickelbasis‐Legierungen wesentlichen Mikrostrukturmerkmale “Kristallorientierung, Mikroporosität, Morphologie der γ′‐Härtungsphase, dendritische Seigerung und Resteutektikum” werden vorgestellt. Nach dem Abguß befindet sich die Mikrostruktur in einer für die Gebrauchseigenschaften nicht optimierten Form. Daher ist eine Wärmebehandlung erforderlich. In Teil II wird beschrieben, wie durch die Wärmebehandlung Resteutektikum aufgelöst, Seigerungen ausgeglichen und die Morphologie der γ′‐Phase optimiert werden können. Abschließend wird das mechanische Verhalten behandelt. Bei den elastischen und plastischen Eigenschaften werden der dominante Einfluß der Anisotropie gezeigt und beim Kriechverhalten die Wechselwirkung mit der γ′‐Morphologie, bei der Schwingfestigkeit der Zusammenhang mit der Mikroporosität hervorgehoben.
The influence of cross-section transients on dendritic single-crystal growth in the presence of asymmetric heat flux was investigated for CMSX-6 and SRR99, two nickel-base superalloys. The probability of the formation of porosity clusters is largely dependent on the curvature of the solidification front, which in turn depends on the geometrical arrangement of the cluster and on the withdrawal rate. The proneness to recrystallization during J-solutioning at the cross-section transients due to casting-induced deformations and misaligned dendritic growth was also examined. Recrystallization remains confined to the highly deformed areas as long as microstructural inhomogeneities, e.g. eutectics, are present during the heat treatment. HCF-testing established that these kinds of defects (porosity clusters as well as recrystallized grains) reduce the fatigue strength to about one half of that of defect-free material.
Der Beitrag gibt einen Überblick über die zur Herstellung hochbeanspruchter Gasturbinenschaufeln heute übliche Einkristalltechnologie. Nach einem kurzen Abriß der Anforderungen an Gasturbinenschaufeln mit dem sich daraus ergebenden Zwang zur Verbesserung der Nickelbasis‐Legierungen und nach einer kurzen Definition des “technischen” Einkristalls wurden in Teil I das Verfahrensprinzip der gerichteten Erstarrung, die realisierbaren Erstarrungsfrontmorphologien und die Methoden der Kornselektion beschrieben. Am Beispiel der Legierung SRR99 wurde der für industrielle Produktion sinnvolle Gießparameterbereich fixiert. Die für Einkristallbauteile aus Nickelbasis‐Legierungen wesentlichen Mikrostrukturmerkmale „Kristallorientierung, Mikroporosität, Morphologie der γ′‐Härtungsphase, dendritische Seigerung und Resteutektikum”︁ wurden vorgestellt. Nach dem Abguß befindet sich die Mikrostruktur in einer für die Gebrauchseigenschaften nicht optimierten Form. Daher ist eine Wärmebehandlung erforderlich. Im vorliegender Teil II wird beschrieben, wie durch die Wärmebehandlung Resteutektikum aufgelöst, Seigerungen ausgeglichen und die Morphologie der γ′‐Phase optimiert werden können. Abschließend wird das mechanische Verhalten behandelt. Bei den elastischen und plastischen Eigenschaften werden der dominante Einfluß der Anisotropie gezeigt und beim Kriechverhalten die Wechselwirkung mit der γ′‐Morphologie, bei der Schwingfestigkeit der Zusammenhang mit der Mikroporosität hervorgehoben.
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