Untersuchungen zum Risswachstum im Schwellenwertbereich von K bei sehr hohen Lastspielzahlen (VHCF-Bereich) an der Nickelbasis-Superlegierung CMSX-4 und an reinem Nickel unter Berücksichtigung der Korngröße und -struktur

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Die Erforschung des Ermüdungsverhaltens metallischer Werkstoffe bei sehr hohen Lastspielzahlen erfordert den Einsatz von Hochfrequenz-Ermüdungsprüfständen, welche ihrerseits die kritische Auseinandersetzung mit möglichen Einflüssen der Prüffrequenzen bedingen. Dies gilt sowohl für Untersuchungen zur Rissinitiierung als auch zum Risswachstum. Letztere beinhalten die Analyse sowohl intrinsischer (z.B. Dehnratenabhängigkeit) als auch extrinsischer Ursachen (Korrosionseffekte). Ziel des beantragten Forschungsvorhabens ist daher die Untersuchung eines möglichen Frequenzeinflusses (30 Hz und 20 kHz) auf das Risswachstumsverhalten im Bereich sehr hoher Lastspielzahlen. Zum Einsatz kommen hierbei optische, hochauflösende und für die Hochfrequenzermüdung geeignete Messmethoden zur Erfassung der sehr geringen Risswachstumsraten (da/dN ≤ 10-8 mm/Zyklus) und zur Messung der Rissaufweitung. Die gastgebenden Wissenschaftler verfügen über ein für die Ultraschallermüdung optimiertes ISDG-System und über die Möglichkeit mittels Synchrotronstrahlung am National Laboratory in Argonne eine 3-D-Charakterisierung des Risswachstums durchzuführen. Die geplanten Risswachstumsuntersuchungen im VHCF-Bereich an einer zweiphasigen einkristallinen Nickelbasis- Superlegierung und an reinem, polykristallinem Nickel ergänzen die bisherige Forschungsaktivitätender Antragstellerin zur Rissinitiierung an polykristallinen Nickelbasislegierungen in idealer Weise.