First discovered in 2006, γ′-strengthened Co-base superalloys represent a very young class of structure materials. Due to their high melting point relative to the traditional base element Ni, they have the potential to increase the maximum service temperature of modern gas turbines and thus, the potential to improve energy efficiency. To approach commercial maturity, a detailed understanding of the alloying elements’ influence on the structure-property relationships is indispensable.
Using a set of systematic model alloy series, the influence of key alloying elements on Co- and Co/Ni-base superalloys is examined in terms of precipitate fraction, phase stability and phase composition, transformation temperatures, lattice misfit and, ultimately, mechanical properties. One significant result is that Ni- and Co-base alloys can exhibit vastly different thermo-physical and mechanical properties despite having similar base elements and the same structural arrangement.
The results of this work were utilized to inform the development of oxidation-resistant, multi-component Co-base superalloys with improved creep properties. The property profile of these alloys is promising for applications at intermediate temperatures, such as turbine wheels for stationary gas turbines and disks used in aircraft engines.
Aktualisiert: 2020-01-07
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Die Bestimmung der Kristallstruktur von Pulvern oder nanokristallinen Proben mit Hilfe der Röntgenbeugung (XRD) kann bei Überlappung von Reflexen schwierig oder sogar unmöglich werden. Des Weiteren können intensitätsschwache Reflexe bei einer Pulveraufnahme nicht mehr erkennbar sein, welche aber bei Beugungsaufnahmen an einem Einkristall sichtbar wären. Da die Elektronenbeugung im Vergleich zur Röntgenbeugung nur sehr kleine Probenvolumina benötigt, lassen sich daher mit der Elektronenbeugung Einkristallaufnahmen von einzelnen Kristallen eines Pulvers erstellen. Daraus ergibt sich die Möglichkeit der Aufnahme von Reflexen ohne Überlappung sowie die Detektion von Reflexen mit sehr geringer Intensität, womit eine eindeutige Ermittlung des Kristallsystems und des Bravais-Gitters möglich wird. Mit Hilfe der konvergenten Elektronenbeugung lässt sich über die Symmetrieeigenschaften von Beugungsbildern bestimmter Zonenachsen die Punktgruppe feststellen. Durch die Kombination von XRD und Elektronenbeugung konnte die Kristallstruktur der nichtstöchiometrischen Probe La0,4Sr0,6CoO2,71 eindeutig geklärt werden. Als Ursache für den beobachteten Überstrukturreflex konnte die Anordnung von Sauerstoffleerstellen und eine Verkippung der Sauerstoff-Oktaeder lokalisiert werden. Diffuse Reflexe in der Elektronenbeugung erbrachten zusätzliche Informationen zur Ordnung der Leerstellen über mehrere Elementarzellen.
Aktualisiert: 2023-03-24
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