TY - THES

T1 - Untersuchung des meta-dynamischen Rekristallisationsverhaltens der Nickelbasislegierung Allvac 718PlusTM und Optimierung der numerischen Gefügesimulation in Deform 2DTM

AU - Huber, Daniel

N1 - gesperrt bis null

PY - 2009

Y1 - 2009

N2 - Flugzeugturbinenscheiben sind während ihres Einsatzes hohen Spannungen, verursacht durch die Zentrifugalkräfte und die hohen Temperaturen, ausgesetzt. Diese extremen Bedingungen verlangen einen Werkstoff mit guter Hochtemperaturfestigkeit und guten Eigenschaften im Bereich der Kurzzeitermüdung. Eine Gruppe von Werkstoffen, die für diesen Einsatz herangezogen wird sind die Nickelbasislegierungen, unter welchen die neuentwickelte Legierung Allvac 718PlusTM verbesserte Hochtemperatureigenschaften zeigen soll. Die mechanischen Eigenschaften von Allvac 718PlusTM hängen stark von der Mikrostruktur, im speziellen von der Korngröße ab, welche von der Prozessgeschichte beeinfusst wird. Die resultierende Mikrostruktur ist hauptsächlich von den thermo-physikalischen Prozessen Rekristallisation und Kornwachstum, sowie von der Ausscheidungskinetik abhängig. Im Vorfeld dieser Arbeit wurden die dynamische und statische Rekristallisationskinetik, sowie das Kornwachstum bereits untersucht. Die Bestimmung der meta-dynamischen Rekristallisationskinetik war Ziel dieser Arbeit. Hierzu wurden im Temperaturbereich von 950-1050°C Doppelstauchversuche durchgeführt und die gemessenen Fließkurven nach einer neu entwickelten Methode ausgewertet. Auf Grund der Erkenntnisse vorangegangener Untersuchungen wurde der Temperaturbereich in zwei Teilbereiche aufgeteilt. Die beiden Bereiche lagen jeweils ober- und unterhalb der Lösungstemperatur der delta-Phase. Durch die Pinwirkung der delta-Phase auf die Korngrenzen zeigten sich Unterschiede in der Rekristallisationskinetik in den jeweiligen Temperaturbereichen. Mit Hilfe der mathematisch ermittelten Rekristallisationsanteile, welche durch lichtmikroskopische Analysen validiert wurden, wurde die Kinetik der meta-dynamischen Rekristallisation auf Basis der Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov-Gleichung bestimmt. Die erhaltenen Parameter wurden mittels Subroutine in die Finite Elemente Software Deform 2DTM implementiert. Ziel war hierbei die Vorhersage der Mikrostruktur in Folge von meta-dynamischer Rekristallisation und als Funktion der lokal variierenden Prozessparameter, wie etwa der Temperatur und der Dehnrate, während des Gesenkschmiedeprozesses.

AB - Flugzeugturbinenscheiben sind während ihres Einsatzes hohen Spannungen, verursacht durch die Zentrifugalkräfte und die hohen Temperaturen, ausgesetzt. Diese extremen Bedingungen verlangen einen Werkstoff mit guter Hochtemperaturfestigkeit und guten Eigenschaften im Bereich der Kurzzeitermüdung. Eine Gruppe von Werkstoffen, die für diesen Einsatz herangezogen wird sind die Nickelbasislegierungen, unter welchen die neuentwickelte Legierung Allvac 718PlusTM verbesserte Hochtemperatureigenschaften zeigen soll. Die mechanischen Eigenschaften von Allvac 718PlusTM hängen stark von der Mikrostruktur, im speziellen von der Korngröße ab, welche von der Prozessgeschichte beeinfusst wird. Die resultierende Mikrostruktur ist hauptsächlich von den thermo-physikalischen Prozessen Rekristallisation und Kornwachstum, sowie von der Ausscheidungskinetik abhängig. Im Vorfeld dieser Arbeit wurden die dynamische und statische Rekristallisationskinetik, sowie das Kornwachstum bereits untersucht. Die Bestimmung der meta-dynamischen Rekristallisationskinetik war Ziel dieser Arbeit. Hierzu wurden im Temperaturbereich von 950-1050°C Doppelstauchversuche durchgeführt und die gemessenen Fließkurven nach einer neu entwickelten Methode ausgewertet. Auf Grund der Erkenntnisse vorangegangener Untersuchungen wurde der Temperaturbereich in zwei Teilbereiche aufgeteilt. Die beiden Bereiche lagen jeweils ober- und unterhalb der Lösungstemperatur der delta-Phase. Durch die Pinwirkung der delta-Phase auf die Korngrenzen zeigten sich Unterschiede in der Rekristallisationskinetik in den jeweiligen Temperaturbereichen. Mit Hilfe der mathematisch ermittelten Rekristallisationsanteile, welche durch lichtmikroskopische Analysen validiert wurden, wurde die Kinetik der meta-dynamischen Rekristallisation auf Basis der Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov-Gleichung bestimmt. Die erhaltenen Parameter wurden mittels Subroutine in die Finite Elemente Software Deform 2DTM implementiert. Ziel war hierbei die Vorhersage der Mikrostruktur in Folge von meta-dynamischer Rekristallisation und als Funktion der lokal variierenden Prozessparameter, wie etwa der Temperatur und der Dehnrate, während des Gesenkschmiedeprozesses.

KW - Nickelbasislegierung Rekristallisation Gesenkschmieden Modellierung Simulation

KW - nickel-based alloy recrystallization closed die forging modelling modeling simulation

M3 - Diplomarbeit

ER -