Die Rolle von Niob in Superlegierungen

Die Rolle von Niob in Superlegierungen

Feuerfeste Elemente sind wichtige Legierungszusätze sowohl in Superlegierungen auf Nickel- als auch auf Eisen-Nickel-Basis. Sie sind verantwortlich für die erhöhten mechanischen Hochtemperatureigenschaften, die in aktuellen Superlegierungssystemen vorhanden sind. In diesem Artikel werfen wir einen Blick auf die Rolle von Niob in Superlegierungen.

Die Rolle von Niob in Superlegierungen

Es ist seit langem bekannt, dass Superlegierungen auf Nickelbasis und Eisen-Nickel-Basis „super“ sind, weil sie durch eine Dispersion von feinem und kohärentem Gamma-Strich (y) verstärkt werden. und manchmal durch Gamma-Doppelstrich (y") Präzipitate innerhalb der Gamma-(r)-Phase. Diese Phasen verleihen eine angemessen hohe Zug- und Kriechfestigkeit bei erhöhten Temperaturen, während sie gleichzeitig eine angemessene Duktilität, Bruchzähigkeit und Ermüdungseigenschaften beibehalten.

Diese Ausscheidungen entstehen durch die Ausscheidungsreaktion von Ni mit Al und Ti oder, im Fall der Superlegierung auf Eisen-Nickel-Basis, Nb und Ti. Die feuerfesten Elemente Nb und Ta erfüllen sowohl in der y- als auch in der präzipitierenden y’- und y“-Phase Verstärkungsfunktionen.

Diese Elemente können sich als Karbidbildner etwas anders verhalten. Es ist auch bekannt, dass sie die Korrosionsbeständigkeit und Legierungsstabilität beeinflussen. Beide Elemente sind Bienenmetalle und passen sehr schlecht in das Gebühren-Ni-Gitter; wodurch ihr wohlverdienter Ruf als potente mischkristallverstärkende Elemente sowohl in der y- als auch in der Fällungsphase begründet wird. Tantal und Niob teilen sich bekanntlich in die festigenden y- und 7-Zoll-Phasen und sind auch Karbidbildner vom MC-Typ.

Darüber hinaus erhöhen diese Elemente in unterschiedlichem Maße die beginnende Schmelz- und Solidustemperatur. Dies führt nicht nur zu einem höheren und breiteren Temperaturbereich für die Lösungs- und Homogenisierung, sondern auch zu Entmischungsproblemen während des primären Vakuumveredelungs- und Schmelzprozesses und während solcher Sekundärstrukturveredelungs-Schmelzprozesse wie VAR und ESR. Es ist jedoch bekannt, dass Ta die Tendenz zur Sommersprossenbildung während der gerichteten Erstarrung von Turbinenschaufeln verringert.

Die Rolle von Niob in Superlegierungen

Die detaillierten Rollen von feuerfesten Elementen in Superlegierungen sind nicht gut verstanden. Insbesondere existiert keine wissenschaftlich fundierte Technologie zum Ersetzen eines feuerfesten Elements durch ein anderes. Es ist beispielsweise nicht bekannt, ob Ta und Nb bessere Verstärkungsmittel sind als andere feuerfeste Elemente, z. B. W und MO.

Außerdem ist nicht bekannt, ob die große Fehlanpassung zwischen der y- und der Ausfällungsphase aufgrund der Zugabe von feuerfesten Elementen Eigenschaften wie Dehnungsverstärkung und y und r beeinflusst. Vergröberungskinetik, die bei Langzeitanwendungen ein Problem darstellt.

Um verbesserte Superlegierungen zu konstruieren und zu entwickeln sowie die teureren und weniger häufig vorkommenden Legierungselemente zu sparen, ist ein besseres Verständnis der Rolle dieser feuerfesten Elemente auf die mechanische und mikrostrukturelle Eigenschaften in Superlegierungen sind erforderlich.

Schlussfolgerung 

Vielen Dank für das Lesen unseres Artikels und hoffen, dass er Ihnen gefallen hat. Wenn Sie mehr über die Rolle von Niob in Superlegierungen erfahren möchten , besuchen Sie Advanced Refractory Metals für mehr Informationen. Wir versorgen unsere Kunden mit super hochwertigen feuerfesten Metallen zu einem sehr konkurrenzfähigen Preis.