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Organisationseinheit der BAM
Mit Hilfe des HIP-Verfahrens („Hot Isostatic Pressing“) werden Poren in der einkristallinen Nickel-Basis Superlegierung CMSX-4 kontinuierlich geschrumpft und dadurch die nach der Erstarrung und der Wärmebehandlung vorhandene Porosität stark reduziert. In diesem Beitrag werden experimentelle und numerische Untersuchungen zu den Mechanismen der Porenschrumpfung zusammengefasst. Es zeigt sich, dass das Verformungsverhalten während Kriechversuchen bei der HIP-Temperatur durch Versetzungsgleitung auf oktaedrischen Ebenen dominiert wird.
Dagegen zeigen Messungen der Porositätsabnahme und Simulationen des Porenschließens, dass die Kinetik der Porenschrumpfung durch das Phänomen der Leerstellendiffusion zwischen Poren und Kleinwinkelkorngrenzen („Low Angle Boundary“, LAB) bestimmt wird. Im Gegensatz führt die klassische Kristallviskoplastizität zu einer systematischen Überschätzung dieser Kinetik. Der scheinbare Widerspruch lässt sich auflösen, wenn man bedenkt, dass auf der Skala der Poren Versetzungsquellen nicht gleichmäßig verteilt sind, wie in der konventionellen Kristallplastizität implizit angenommen wird. Stattdessen wird in einem weiterführenden Modell davon ausgegangen, das Kleinwinkelkorngrenzen (LABs) als Versetzungsquellen fungieren, während die Scherspannungen sehr stark in der Nähe der Poren lokalisiert sind, was die Emission von Versetzungen deutlich reduziert.
Subsurface characterization of high-strength high-interstitial austenitic steels after impact wear
(2018)
The microstructure of the subsurface after impact wear of three high-strength high interstitial austenitic steels has been analysed using transmission electron microscopy (TEM) in alloys with C and N as interstitial elements. In all cases, a nanocrystalline region followed by a transition zone and a cold-worked area are present. Additionally, microhardness and nano-scratching tests were conducted to study the wear-related properties of the impact subsurface and the base material. The results of the microstructural analysis reveal that the following mechanisms are involved during impact wear: abrasion (ploughing), microcrack formation associated with contact fatigue, entrapment and adhesion of SiO2 particles. The analysis of the wear-related properties indicates that the subsurface acts as a self-protective layer that prevents the deterioration of the substrate.