Prakt. Met. Sonderband 47 (2015) 283
Eine skaleniibergreitende Reise in die Mikrostruktur einkristalliner
| Ni-Basis Superlegierungen — von der Makroskala in die Welt der
TIS Atome
Norbert Lindner”, Basir Alireza Parsa *, Kornelia Strieso , Gunther Eggeler’, Benjamin Romer
* Ruhr-Universität Bochum
** Crossfade/3D/Motion Graphics, Wuppertal
durch ¢- On
1 Einführung
Nickelbasissuperlegierungen kommen als Hochtemperaturwerkstoffe der ersten Laufschaufelreihen
in Gasturbinen für Flugtriebwerke und Gaskraftwerke zum Einsatz [1]. Sie halten bei Temperaturen
um die 1000°C extremen mechanischen Belastungen stand. Dies verdanken sie einer Mikrostruktur,
_— die groB- und kleinskalige Heterogenitäten aufweist. Es gibt Primardendriten, die in Schaufelrich-
a tung ausgerichtet sind. Der Dendritenabstand ist von der Größenordnung 0,5 mm. Wesentliches
ps, Merkmal des Gefiiges einer einkristallinen Superlegierung ist eine feine y/y’-Mikrostruktur, wo
' geordnete y’-Würfel (Kantenlänge: 0,5 um) von engen y-Kanälen (Breite: 0,1 um) getrennt werden.
Superlegierungen bestehen aus bis zu 10 Legierungselementen, die sich in einem gemeinsamen
Kristallgitter anordnen. Die Gitterkonstante des Kristalls ist von der Größenordnung 0,2 nm. Der
Beitrag zeigt eine Reise in die Mikrostruktur der einkristallinen Superlegierung ERBO/1vom Typ
: i CMSX-4, wobei wir uns von niedriger Vergrößerung kommend in Richtung atomarer Auflösung
i lic bewegen. Der Beitrag erläutert, wie verschiedene Abbildungsmethoden genutzt werden kénnen, um
eine solche digitale Reise in die Welt der Atome zu simulieren.
out, Effect of
nall Cu content. or
A 2 Projektdurchfiihrung
2.1 Gesamtkonzept
Am Anfang des Vorhabens stand die Auswahl des Bauteils und des Werkstoffs. Fiir Demozwecke
stand eine einkristalline Verdichterturbinenschaufel aus der Nickelbasissuperlegierung ERBO/1 zur
Verfiigung. Da die Turbinenschaufel nicht zerstorend untersucht werden sollte, wurde fiir die Bild-
generierung der mikroskopischen Untersuchungen vorhandenes Probenmaterial einer ähnlichen
Legierung verwendet [2].
Das Ergebnis sollte eine Videofahrt von der makroskopischen Übersicht der Turbinenschaufel über
die licht- und rasterelektronenmikroskopische Vergrößerungsskala des metallographisch präparier-
ten Schliffs bis hin zur atomaren Darstellung eines hochauflösenden Transmissions-
