Mikrostrukturelle und mechanische Charakterisierung von polykristallinen ausscheidungsgehärteten Co-Basis Superlegierungen unter besonderer Berücksichtigung der Verformungsmechanismen

Beschreibung

Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Serie von anwendungsnahen, γ′ gehärteten Co-Basis Schmiedelegierungen entwickelt und harakterisiert. Optimierte Wärmebehandlungen führten für alle Legierungen zur Ausbildung einer γ/γ′-Mikrostruktur, welche bi- oder tridisperse γ′-Teilchenverteilungen aufwies und einen möglichst hohen Härtungsbeitrag lieferte. Durch das Einbringen von orngrenzenpinnenden intermetallischen Phasen konnte die Korngröße auch bei hohen Anwendungstemperaturen stabil gehalten werden. Die Druckfestigkeit der Legierungen lag auf vergleichbarem Niveau wie die von Ni-basierten Schmiedelegierungen. Insbesondere bei Temperaturen über 750 °C sind die Co-Basis Schmiedelegierungen stabiler hinsichtlich ihrer mechanischen Eigenschaften und weisen in Relation höhere Festigkeiten auf. Besonders gute mechanische Stabilität zeigten die untersuchten Legierungen unter Kriechbelastung, wo teilweise um zwei Größenordnungen niedrigere Kriechraten erzielt wurden als für vergleichbare etablierte Ni-Basis Schmiedelegierungen. Untersuchungen der vorliegenden Verformungsmechanismen zeigten, dass in den Co-Basis Schmiedelegierungen Mikroverzwillingung der dominante Verformungsmechanismus ist. Mit Hilfe von hochauflösender Transmissionselektronenmikroskopie konnte nachgewiesen werden, dass das Wachstum der Zwillinge durch das Gleiten von einzelnen Shockley-Partialversetzungen erfolgt, was durch Segregationsprozesse an der Zwillingsgrenze unterstützt wird. Durch eine umfassende Analyse verschiedener mikrostruktureller Parameter wie der Korngröße, der γ′-Teilchengrößenverteilung und des γ′–Volumenanteils und der Gitterfehlpassung sowie der elementaren Zusammensetzung von γ- und γ′-Phasen konnten die Festigkeitsbeiträge in den Legierungen abgeschätzt werden.