Modellierung des anisotropen Kriechverhaltens von Nickelbasis-Superlegierungen und Untersuchung festigkeitsrelevanter Eigenschaften von Platinlegierungen bei hohen Temperaturen

Die Entwicklung der Nickelbasis-Superlegierungen konzentriert sich seit den 80er Jahren auf gerichtet erstarrte oder einkristalline Komponenten, hauptsächlich für Flugtriebwerke und stationäre Gasturbinen. Einkristalline Bauteile weisen in der Regel eine starke Anisotropie der elastischen und mechanischen Eigenschaften auf, was für die Auslegung dieser Bauteile berücksichtigt werden muss. Überall dort, wo Einkristalle eingesetzt werden, besteht ein großer Bedarf an Modellen, die das anisotrope Verhalten erklären bzw. aus diesem Verständnis ausgehend für die Optimierung der mechanischen Eigenschaften der Legierungen dienen können. Der Einsatz der Nickelbasis-Superlegierungen ist nur bis zu Temperaturen von 1000-1100°C möglich. Für Anwendungszwecke im Bereich höherer Temperaturen verwendet man Legierungen auf Basis der Werkstoffe mit einem höheren Schmelzpunkt. Eines der vielversprechenden Basiselemente stellt Platin dar. Mit einer den Nickelbasis-Superlegierungen ähnlichen, jedoch bis zu weit höheren Temperaturen stabilen Mikrostruktur besitzen die Platinlegierungen das Potential für eine mechanische Hochtemperaturfestigkeit, die die der Nickelbasis-Superlegierungen noch übertrifft. In der vorliegenden Arbeit wird ein auf Versetzungswechselwirkung basierendes Modell vorgestellt, das in ein Finite-Elemente-Programm implementiert wurde und mit dessen Hilfe die Anisotropie des Kriechverhaltens von Nickelbasis-Superlegierungen erklärt werden kann. Der zweite Teil der Arbeit befasst sich mit der Untersuchung von Platinlegierungen. Insbesondere werden die Einflüsse der Legierungselemente Al und Ta auf die für den Hochtemperatureinsatz relevanten Eigenschaften der Mikrostruktur und die mechanische Festigkeit analysiert und bewertet.