Systematische Untersuchungen zum Einfluss wichtiger Legierungselemente in Co-Basis und Co/Ni-Basis Superlegierungen

Entdeckt erst im Jahr 2006, stellen γ′-gehärtete Co-Basis Superlegierungen eine relativ junge Klasse unter den Strukturmaterialien dar. Durch den höheren Schmelzpunkt von Co im Vergleich zum traditionell verwendeten Basiselement Ni bergen sie das Potential, die maximale Betriebstemperatur und damit die Energieeffizienz moderner Gasturbinen zu erhöhen. Um Co-Basis Superlegierungen der Einsatzreife näher zu bringen, ist ein detailliertes Verständnis des Einflusses einzelner Legierungselemente auf das Eigenschaftsprofil dieser Legierungen unerlässlich.

Unter Verwendung von systematischen Modelllegierungsserien werden die Auswirkungen wichtiger Legierungselemente auf die Ausscheidungsanteile, Phasenstabilität und -zusammensetzungen, Umwandlungstemperaturen, Gitterfehlpassung sowie letztlich die mechanischen Eigenschaften von Co- und Co/Ni-Basis Superlegierungen untersucht. Unter anderem zeigt sich dabei, dass sich Ni-Basis und Co-Basis Superlegierungen in vielen Eigenschaften stark unterscheiden, obwohl sie den gleichen strukturellen Aufbau besitzen und die beiden Basiselemente hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften generell sehr ähnlich sind.

Die anhand der Modellegierungsserien gewonnen Erkenntnisse konnten genutzt werden, um oxidationsbeständige, mehrkomponentige Co-Basis Superlegierungen mit verbesserten Kriecheigenschaften zu entwickeln. Das Eigenschaftsprofil der Legierungen ist vielversprechend für eine Anwendung in mittleren Temperaturbereichen, z.B. als Turbinenscheiben in stationären Gasturbinen oder Triebwerken.