TY - THES

T1 - Untersuchung der Variation der Rissbruchzähigkeit bei Inconel 718

AU - Atschreiter, Stefan

N1 - gesperrt bis 05-02-2023

PY - 2018

Y1 - 2018

N2 - Die Kontrolle des Rissfortschritts und der Rissbruchzähigkeit ist essentiell für die Lebensdauer von Bauteilen in der Luftfahrt. Die Rissbruchzähigkeit von Inconel 718 ist als Designkriterium für Nickelbasis-Triebwerksaufhängungen wichtig geworden, um Triebwerksaufhängungen sicherer zu machen. Diese Forschungsarbeit untersucht diverse Einflussgrößen von Inconel 718 und zeigt deren Eigenschaften in Relation zur Rissbruchzähigkeit auf. Zur Ermittlung des Forschungsauftrages wurden Daten gesammelt, Daten ausgewertet, metallografische Untersuchungen sowie REM-Untersuchungen durchgeführt. Die Einflussgrößen, wie das Vormaterial, die Richtungsabhängigkeit, die Korngröße oder die Schmiedetemperatur, in Bezug auf die Rissbruchzähigkeit werden aufgezeigt und diskutiert in dieser Arbeit. Die gesammelten Daten zeigen eine starke Variation der Rissbruchzähigkeit und werden übersichtlich aufbereitet. Als Ergebnis zeigt sich, dass das Vormaterial für die Bauteile, die Richtungsabhängigkeit der Proben und das Gefüge die wichtigsten Einflussfaktoren für die Rissbruchzähigkeit darstellen. Zusätzlich wurden weitere Einflussgrößen untersucht, deren Eigenschaften teilweise nicht eindeutig als signifikant im Zuge des Untersuchungsverfahrens kategorisiert werden konnten. Dabei handelt es sich um die Korngröße, den Nb-Gehalt, die δ-Phase, die Temperatur der Wärmbehandlung sowie die Schmiedetemperatur und die mechanischen Kennwerte. Die Korngröße zeigt keine signifikanten Auswirkungen auf die Rissbruchzähigkeit. Hingegen zeigt eine erhöhte Schmiedetemperatur erhöhte Festigkeitswerte und verringert die Dehnungskennwerte, jedoch bleibt der Wertebereich der Rissbruchzähigkeit unverändert. Aufgenommene metallografische Schliffbilder zeigen die δ-Phase und die Karbide und REM-Aufnahmen die Bruchpartikel auf der Bruchfläche. Aus durchgeführten REM- und XRD-Untersuchungen zeigt sich, dass der Bruch von Niobkarbiden und Titannitriden ausgelöst wird und deren Anzahl die Rissbruchzähigkeit beeinflusst. Abschließend werden die Einflussgrößen zusammenfassend in einer Matrix festgehalten, die eine Unterteilung in signifikante und nicht signifikante Einflussgrößen vornimmt. Die am meist kritische Einflussgröße stellt hierbei das Gefüge dar, da es sowohl eine hohe Aktiv- als auch eine hohe Passivsumme aufweist. Weiterführende Untersuchungen bezüglich der Karbide und deren Verteilung im Vormaterial werden angestrebt, welche idealerweise in Rahmen eines Vorhersagemodelles für die Rissbruchzähigkeit integriert werden.

AB - Die Kontrolle des Rissfortschritts und der Rissbruchzähigkeit ist essentiell für die Lebensdauer von Bauteilen in der Luftfahrt. Die Rissbruchzähigkeit von Inconel 718 ist als Designkriterium für Nickelbasis-Triebwerksaufhängungen wichtig geworden, um Triebwerksaufhängungen sicherer zu machen. Diese Forschungsarbeit untersucht diverse Einflussgrößen von Inconel 718 und zeigt deren Eigenschaften in Relation zur Rissbruchzähigkeit auf. Zur Ermittlung des Forschungsauftrages wurden Daten gesammelt, Daten ausgewertet, metallografische Untersuchungen sowie REM-Untersuchungen durchgeführt. Die Einflussgrößen, wie das Vormaterial, die Richtungsabhängigkeit, die Korngröße oder die Schmiedetemperatur, in Bezug auf die Rissbruchzähigkeit werden aufgezeigt und diskutiert in dieser Arbeit. Die gesammelten Daten zeigen eine starke Variation der Rissbruchzähigkeit und werden übersichtlich aufbereitet. Als Ergebnis zeigt sich, dass das Vormaterial für die Bauteile, die Richtungsabhängigkeit der Proben und das Gefüge die wichtigsten Einflussfaktoren für die Rissbruchzähigkeit darstellen. Zusätzlich wurden weitere Einflussgrößen untersucht, deren Eigenschaften teilweise nicht eindeutig als signifikant im Zuge des Untersuchungsverfahrens kategorisiert werden konnten. Dabei handelt es sich um die Korngröße, den Nb-Gehalt, die δ-Phase, die Temperatur der Wärmbehandlung sowie die Schmiedetemperatur und die mechanischen Kennwerte. Die Korngröße zeigt keine signifikanten Auswirkungen auf die Rissbruchzähigkeit. Hingegen zeigt eine erhöhte Schmiedetemperatur erhöhte Festigkeitswerte und verringert die Dehnungskennwerte, jedoch bleibt der Wertebereich der Rissbruchzähigkeit unverändert. Aufgenommene metallografische Schliffbilder zeigen die δ-Phase und die Karbide und REM-Aufnahmen die Bruchpartikel auf der Bruchfläche. Aus durchgeführten REM- und XRD-Untersuchungen zeigt sich, dass der Bruch von Niobkarbiden und Titannitriden ausgelöst wird und deren Anzahl die Rissbruchzähigkeit beeinflusst. Abschließend werden die Einflussgrößen zusammenfassend in einer Matrix festgehalten, die eine Unterteilung in signifikante und nicht signifikante Einflussgrößen vornimmt. Die am meist kritische Einflussgröße stellt hierbei das Gefüge dar, da es sowohl eine hohe Aktiv- als auch eine hohe Passivsumme aufweist. Weiterführende Untersuchungen bezüglich der Karbide und deren Verteilung im Vormaterial werden angestrebt, welche idealerweise in Rahmen eines Vorhersagemodelles für die Rissbruchzähigkeit integriert werden.

KW - Inconel 718

KW - Rissbruchzähigkeit

KW - Schmieden

KW - Korngröße

KW - Vormaterial

KW - REM-Untersuchung

KW - fracture toughness

KW - Inconel 718

KW - Forging

KW - Grain size

KW - Primary material

KW - SEM-investigation

M3 - Masterarbeit

ER -