Experimentelle Untersuchung von Mikro- und Mesostrukturgradienten in Nickelbasis-Superlegierungen am Beispiel der Legierung SC16

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Die hohe Festigkeit der Nickelbasis-Superlegierungen rührt von in einer ungeordneten Matrix eingelagerten kugel- oder periodischen würfelförmigen g'-Ausscheidungen (in der Größe von 5-500 nm) her, die aus rein intermetallischem Ni3(Al,Ti,Ta) bestehen. Allerdings weisen weitere Mesostrukturen (in der Größe von 10500µm), die dendritischen und interdendritischen Domänen (DD, ID), in Bezug auf die Kriechfestigkeit eine negative Wirkung ähnlich wie Korngrenzen in polykristallinischen Legierungen auf. In den beiden Längenskalen bestehen starken Strukturgradienten an den g-g' und DD/ID Domänengrenzen. Im Hinblick auf das Verständnis der Mikro-und Mesostrukturgradienten dieser Legierung ist es erforderlich, die Wachstumskinetik und die Vergröberung der g'-Partikel experimentell in-situ zu untersuchen. Dazu können die Neutronen- und Röntgenkleinwinkelstreuung Aufschluß über den separat in den DD und ID ermittelten g'-Volumenanteil, die Größenverteilungen und die Teilchenabstände geben. Weiterhin können die Gradienten der Gitterfehlpassung (Misfit) und der phasenspezifischen Eigenspannungen orts- und zeitabhängig getrennt in den verschiedenen Domänen, von der Mikro- (~100 mmm) bis zur Mesoskala (~100 nm) durch hochenergetische hochauflösende Beugungsverfahren (an einem Synchrotron) verfolgt werden. Die zeitliche Veränderung der Morphlogie und der chemischen Zusammensetzung in den ID und DD aufgrund Diffusionsprozesse wird auch durch ergänzenden rasterelektronenmikroskopische (REM) Untersuchungen und EDX-Analysen verfolgt.