Schmiedewerkstoffe

Zielsetzung:

Will man einen Technologiesprung von Dampfturbinen zu Wirkungsgraden von ca. 55% realisieren, sind Dampftemperaturen von 700C-720C erforderlich. Dies erfordert aber auch die weitgehende Substitution von bisher verwendeten ferritischen Stählen für Bauteile wie die Turbinenwelle durch eine für Dampfturbinen völlig neue Werkstoffklasse, den Ni-Basis-Superlegierungen. Diese weisen aber für den Einsatz in Dampfturbinen z.T. unzureichende Eigenschaften wie Rißwiderstand, Langzeitstabilität usw. auf, weshalb eine Modifikation der bisher bekannten Nickelbasiswerkstoffe unbedingt nötig ist.

Forschungsvorhaben:

Ziel des Projektes ist es, grundlegende Zusammenhänge zwischen Werkstoffchemie und -gefüge und Kriechrißwiderstand in verschiedenen Nickelbasislegierungen zu erkennen, um so eine zielgerichtete Werkstoffentwicklung für Dampfturbinenanwendungen bei 700C-720C zu ermöglichen.

Es werden drei verschiedene Superlegierungsklassen (mischkristallverfestigt, gamma-strich und gamma-zwei-strich-verfestigt) hinsichtlich ihres Rißwiderstandes verglichen, um so einen möglichen Kanditatwerkstoff für den Einsatz in Hochtemperaturdampfturbinen zu identifizieren sowie Möglichkeiten zur Erhöhung des Rißwiderstandes abzuleiten. Die Arbeiten umfassen:

  • Kriechrißexperimente an Inconel 706, Inconel 617 sowie WASPALOY bei 700C
  • Modifikationen o.g. Legierungen zur Erhöhung des Rißwiderstandes
  • FE-Rechnungen zur Spannungs-Dehnungsanalyse sowie bruchmechanischer Auswertung der Kriechrißexperimente