Ausscheidungsverhalten der Ni-Basis-Superlegierung 718

Ni-Basis-Superlegierungen sind unter allen bekannten Hochtemperaturwerkstoffen mechanisch, thermisch und korrosiv am beständigsten. Deswegen findet dieses Legierungssystem in der Hochtemperaturtechnik als Schmiede- und Gusslegierung breite Anwendung. Die Festigkeit der Ni-Basis-Superlegierungen wird hauptsächlich durch intermetallische Ausscheidungen bewerkstelligt, welche sich in einer kubischflächenzentrierten Ni–Matrix ausscheiden. Ziel der Arbeit war es, das Ausscheidungsverhalten der Ni-Basis-Superlegierung 718 und einer Legierungsvariante mit ähnlicher chemischer Zusammensetzung der Ni-Basis-Superlegierung 718 mittels Atomsondentomographie (APT) zu charakterisieren. In beiden Legierungssystemen bilden sich in einer zweistufigen Auslagerungswärmebehandlung sphärische γ’ (Ni3Al)- und scheibenförmige γ’’ (Ni3Nb)-Ausscheidungen. Um das Ausscheidungsverhalten gründlich beschreiben zu können, wurden dazu definierte APT-Messungen an Wärmebehandlungszuständen innerhalb der mehrstündigen Auslagerung und an vollkommen wärmebehandelten Zuständen durchgeführt. Die Atomsondentomographie ermöglichte es dabei Informationen über die chemische Zusammensetzung, die Volumenfraktion, den mittleren Teilchendurchmesser, den mittleren Teilchenabstand und die Ausscheidungsmorphologie der beiden ausgeschiedenen Phasen zu erhalten. Von großem Interesse war es, die Entwicklung der Dual-Phasen-Struktur der γ’- und γ’’-Ausscheidungen im Legierungssystem 718, welche bereits in den frühen Ausscheidungsclusterzuständen nachgewiesen werden konnte, zu beschreiben. Anhand der Ausscheidungsentwicklung konnte dabei für beide Ausscheidungstypen eine Strukturtransformation von sphärischen zu scheibenförmigen Teilchen beobachtet werden. Zusätzlich wurde der Effekt einer niedrigeren und einer höheren Lösungsglühtemperatur auf das Ausscheidungsverhalten untersucht. Außerdem konnte durch die Charakterisierung der vollkommen wärmebehandelten Zustände gezeigt werden, dass sich keine kleineren Ausscheidungen beim Abkühlvorgang nach der zweiten Auslagerungsstufe bilden.