Heißrissbildung in der Wärmeeinflusszone lasergebohrter Turbinenschaufeln aus der Nickelbasis-Superlegierung René 80
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Biljana Matijasevic-Lux
Kurzfassung
Moderne Filmkühltechnologien für Heißgasteile von Gasturbinen mit nach wie vor steigenden Eintrittstemperaturen erfordern spezialisierte Fertigungsverfahren. Inzwischen ist der Laser das bevorzugte Werkzeug zum Herstellen einer großen Anzahl kleiner Filmkühlbohrungen in Turbinenteilen aus Nickelbasis-Superlegierungen. Die meisten dieser Werkstoffe sind allerdings in der an die umgeschmolzene Schicht grenzenden Wärmeeinflusszone heißrissempfindlich. Umfangreiche metallographische Untersuchungen, die zur Parameteroptimierung durchgeführt wurden, zeigten für den Werkstoff René 80 einen ausgeprägten Gefügeeinfluss auf die Heißrissempfindlichkeit, d.h. gleiche Laserparameter können je nach lokaler Gefügeausbildung in unmittelbarer Bohrungsumgebung zu unterschiedlichen Heißrisslängen führen. Korngröße, Korngrenzenform und -lage sowie die Ausbildung der Primärcarbide scheinen eine wesentliche Rolle zu spielen. Diese Zusammenhänge sollten bei der Festlegung zulässiger Heißrisslängen berücksichtigt werden, da eine Einflussnahme auf die lokalen Gefügeparameter bei konventionellen Feingussprozessen mit wirtschaftlich vertretbarem Aufwand nicht realistisch erscheint.
Abstract
Advanced film-cooling technologies for hot-gas exposed components of gas turbines featuring inlet temperatures which continue rising now as before necessitate specialized manufacturing methods. Meanwhile, the laser has become the preferred tool for the manufacture of a large number of small-sized film-cooling bores in turbine components made from nickel-based superalloys. Most of such materials admittedly are heat crack sensitive in the heat-affected zone adjoining the remelted layer. Wide-scale metallographic examinations which were made to optimize parameters exhibited a marked microstructural effect on hot crack sensitivity for the René 80 material, i.e. equal laser parameters may result in different hot crack lengths depending on the local microstructural configuration in the close vicinity of the bores. The grain size, grain boundary morphology and orientation and the configuration of primary carbides seem to play a substantial part. These internal conjunctions should be taken into account in specifying admissible heat crack lengths since it does not appear realistic to take an influence on local microstructural parameters in conventional investment casting processes with an economically acceptable expenditure.
Literatur/References
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© 2007, Carl Hanser Verlag, München
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- Heißrissbildung in der Wärmeeinflusszone lasergebohrter Turbinenschaufeln aus der Nickelbasis-Superlegierung René 80
- Herstellung lamellarer Gefügetypen in intermetallischen TiAl- Legierungen und deren Charakterisierung
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