Experimentelle und theoretische Untersuchungen zur Kriechfestigkeit von einkristallinen Superlegierungen bei Temperaturen oberhalb von 1000°C

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Gunther Eggeler
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen
• Förderung: Förderung von 2002 bis 2005
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5387057

In dem hier vorgeschlagenen Projekt arbeiten ein Werkstoffwissenschaftler und eine numerische Mechanikerin zusammen, um zu einem Fortschritt im Bereich Werkstoffmechanik einkristalliner Superlegierungen beizutragen. Untersucht wird das Kriechverhalten einer einkristallinen Superlegierung (z. B. CMSX-4) bei Temperaturen oberhalb von 1000°C mit neuen Probengeometrien (Minikriechproben, Doppelscherkriechproben und Proben mit Rundkerben). Dabei wird neben der Ermittlung der mechanischen Daten die Entwicklung der Mikrostruktur (Verformungs- und Schädigungsmechanismen) genau betrachtet; hierfür kommen alle mikroskopischen Methoden zum Einsatz, insbesondere auch die Durchstrahlungselektronenmikroskopie. Außerdem wird ein werkstoffmechanisches kristallographisches Modell erarbeitet, das für Finite-Elemente-Berechnungen von kriechbelasteten Komponenten geeignet ist; dabei wird besonders auf eine effektive numerische Implementierung geachtet. Für Fortschritte im Bereich der Hochtemperaturfestigkeit einkristalliner Superlegierungen müssen die drei Bereiche (i) mechanische Prüfung, (ii) mikrostrukturelle Charakterisierung / mikromechanische Modellierung und (iii) numerische Mechanik enger zusammengebracht werden, als das üblicherweise gelingt. Ein solcher interdisziplinärer Ansatz liegt dem hier vorgeschlagenen Forschungsprojekt zugrunde. Das Gesamtprojekt besteht aus zwei Teilprojekten, die sehr eng zusammenarbeiten, um sowohl aktuelle werkstoffwissenschaftliche als auch moderne mechanische Fragestellungen bestmöglich zu beantworten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen