Entwicklung des Auftauch-Verfahrens zur Herstellung einkristalliner Turbinenschaufeln

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Die einkristalline Erstarrung der Turbinenschaufeln aus Superlegierungen ist eine Schlüsseltechnologie auf einem hohen wissenschaftlich-technischen Stand. Zurzeit werden kommerzielle Turbinenschaufeln mit dem aufwändigen Bridgman-Verfahren produziert, das durch eine relativ uneffektive Wärmeabfuhr bzw. niedrigen Temperaturgradient gekennzeichnet ist. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines neuartigen Auftauch-Verfahrens, das die Vorteile des Bridgman-, Czochralski-, dynamischen Baffle- und Gaskühlung-Verfahrens kombiniert. Dies führt zu einer optimalen Wärmeeinkopplung und –auskopplung und zu verbesserten thermischen Bedingungen zur einkristallinen Erstarrung. Die Bildung von Freckles, ein typischer Gefügefehler in gerichtet erstarrten Superlegierungen, wird vollständig vermieden. Weiterhin wird aufgrund der einfachen, aber effektiven Gießeinrichtung sowie der extrem dünnwandigen Formschalen der apparative Aufwand deutlich reduziert. In einem Vorversuch mit einer Al-Legierung wurde die Durchführbarkeit dieses neuen Verfahrens prinzipiell erprobt. In der geplanten Arbeit sollen die Grundlagen für eine entsprechende Produktionstechnologie für einkristalline Turbinenschaufeln aus Superlegierungen etabliert werden. Konkretes Ziel ist einerseits die Qualitätsverbesserung einkristalliner Bauteile, und andererseits die systematische Prozessentwicklung und –charakterisierung.