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(11) | EP 2 927 336 A1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
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| (54) | Nickelbasislegierung mit optimierten Matrixeigenschaften |
| (57) Die Erfindung betrifft eine Nickelbasislegierung mit einem Gefüge mit einer Matrix
aus y - Phase und Ausscheidungen aus y'- Phase, wobei die y'- Phase einen Volumenanteil
von 50 Vol.% bis 80 Vol.% im Temperaturbereich von 1000°C bis 1100°C aufweist, und
wobei die Nickelbasislegierung eine chemischen Zusammensetzung aufweist, gemäß der
die Nickelbasislegierung 8 bis 13 at.% Aluminium, 3 bis 14 at.% Kobalt , 4 bis 12
at.% Chrom , 0,6 bis 8 at.% Molybdän , 0 bis 6 at.% Rhenium , 0,5 bis 4 at.% Tantal,
0,5 bis 4 at.% Titan , 0,3 bis 3,5 at.% Wolfram , 0 bis 4 at.% Germanium , 0 bis 0,6
at.% Hafnium und 0 bis 4 at.% Ruthenium, sowie Rest Nickel und unvermeidbare Verunreinigungen
umfasst, wobei die chemische Zusammensetzung bezüglich der Elemente Molybdän und Wolfram
so gewählt wird, dass der gemäß der Beziehung X = 0,84 CMo + CW gewichtete Anteil
X von Molybdän und Wolfram in der y - Phase bei Temperaturen im Bereich von 1000°C
bis 1100°C größer 5,5 at.% ist, wobei CMo und CW die Konzentrationen von Molybdän
und Wolfram in at.% sind. |
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
GEBIET DER ERFINDUNG
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nickelbasislegierung sowie Gegenstände, wie Schaufeln von Strömungsmaschinen, aus dieser Nickelbasislegierung und ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Nickelbasislegierung.
STAND DER TECHNIK
[0002] In Strömungsmaschinen, wie stationären Gasturbinen oder Flugzeugtriebwerken, werden Nickelbasislegierungen und insbesondere Nickelbasis - Superlegierungen, beispielsweise als Schaufelwerkstoffe, eingesetzt, da diese Werkstoffe auch bei hohen Betriebstemperaturen eine ausreichende mechanische Festigkeit für die hohen mechanischen Belastungen aufweisen. Insbesondere müssen derartige Werkstoffe beim Einsatz in Strömungsmaschinen unter den gegebenen Umgebungsbedingungen mit hohen Betriebstemperaturen und großen mechanischen Belastungen durch Fliehkräfte auch eine hohe Kriechbeständigkeit aufweisen.
[0003] Unter Nickelbasislegierungen werden Legierungen verstanden, deren Hauptlegierungsbestandteil, also der Legierungsbestandteil mit dem höchsten Anteil, Nickel ist. Nickelbasis - Superlegierungen bezeichnen wiederum Legierungen mit hohem Anteil an zulegierten Bestandteilen, die intermetallische Ausscheidungen zur besonderen Verfestigung des Werkstoffs aufweisen. Entsprechende besitzen Nickelbasis - Superlegierungen, wie beispielsweise IN718, CMSX-4, PWA1497 oder René N6 spezielle Mikrostrukturen, die die vorteilhaften Hochtemperatureigenschaften der Werkstoffe bedingen.
[0004] So weisen derartige Nickelbasis - Superlegierungen würfelförmige Ausscheidungen einer y' - Phase in einer γ - Matrix auf, sodass durch die y' - Phase eine Ausscheidungshärtung gegeben ist. Daneben bewirken die Legierungsbestandteile in der y - Matrix auch eine Mischkristallhärtung.
[0005] Obwohl damit bereits sehr gut geeignete Werkstoffe für Hochtemperaturanwendungen in Gasturbinen oder Flugtriebwerken vorliegen, besteht ein weiterer Bedarf der Optimierung entsprechender Legierungen, um die Einsatztemperaturen und/oder Belastungsgrenzen weiter zu erhöhen sowie allgemein das Eigenschaftsprofil zu verbessern. Darüber hinaus ist es ein Ziel aufgrund der knapper werdenden Ressourcen, die eingesetzten Legierungsbestandteile optimal nutzen oder teilweise durch andere Bestandteile substituieren zu können.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
AUFGABE DER ERFINDUNG
[0006] Es ist deshalb Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Nickelbasislegierung sowie ein Verfahren zu ihrer Herstellung bereitzustellen, bei welchen die eingesetzten Legierungsbestandteile zur Erzielung eines ausgewogenen Eigenschaftsprofils und insbesondere einer hohen Festigkeit und Kriechbeständigkeit bei hohen Einsatztemperaturen effizient eingesetzt werden, wobei die Legierung eine hohe Variabilität der Zusammensetzung erlaubt.
TECHNISCHE LÖSUNG
[0007] Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Nickelbasislegierung mit den Merkmalen der Ansprüche 1 oder 2 sowie einem Gegenstand aus derartigen Nickelbasislegierungen mit den Merkmalen des Anspruchs 8 sowie Verfahren zur Herstellung einer Nickelbasislegierung mit den Merkmalen der Ansprüche 11 oder 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
[0008] Die Erfindung schlägt zur Optimierung des Eigenschaftsprofils einer Nickelbasislegierung und zur effizienten Nutzung sowie dem variablen Einsatz von Legierungsbestandteilen eine Nickelbasislegierung vor, die eine chemische Zusammensetzung mit 8 bis 13 at.% Aluminium, 3 bis 14 at.% Kobalt, 4 bis 12 at.% Chrom, 0,6 bis 8 at.% Molybdän, 0 bis 6 at.% Rhenium, 0,5 bis 4 at.% Tantal, 0,5 bis 4 at.% Titan, 0,3 bis 3,5 at.% Wolfram, 0 bis 4 at.% Germanium, 0 bis 0,6 at.% Hafnium, 0 bis 4 at.% Ruthenium und dem Rest Nickel sowie unvermeidbare Verunreinigungen aufweist.
[0009] Bei einer Nickelbasislegierung mit einer derartigen Zusammensetzung wird die chemische Zusammensetzung weiterhin so gewählt, dass ein Gefüge mit einer Matrix aus y - Phase und Ausscheidungen aus y' - Phase gebildet werden kann, wobei der y' - Phasen - Anteil im Temperaturbereich von 1000°C bis 1100°C 50 Vol.% bis 80 Vol.%, vorzugsweise 60 Vol.% bis 80 Vol.% und insbesondere 70 Vol.% bis 80 Vol.% beträgt. Der y' - Volumenanteil kann insbesondere durch die geeignete Wahl der Anteile von Germanium, Aluminium, Titan und Tantal eingestellt werden. Vorteilhaft ist hierbei, wenn der Aluminiumanteil minimiert wird, während der Anteil an Germanium, Titan und/oder Tantal jeweils für jedes Element alleine oder in Summe für mehrere oder alle dieser Elemente maximiert wird, wobei die Randbedingung eingehalten werden soll, dass der y' - Phasen - Anteil 50 Vol.% bis 80 Vol.% im Gefüge der Nickelbasislegierung betragen soll.
[0010] Entsprechend kann der Aluminiumanteil insbesondere in einem Bereich von plus 30%, insbesondere plus 20%, vorzugsweise plus 10% des Minimums für den Aluminiumanteil bis zum Minimum des Aluminiumanteils bei gegebenen oder maximalen Anteilen an Germanium, Titan und Tantal für die Einhaltung des y' - Phasen - Anteil innerhalb der oben angegebenen chemischen Zusammensetzung gewählt werden. Entsprechend kann der Anteil an Germanium, Tantal und/oder Titan jeweils für sich alleine oder für mehrere oder alle dieser Elemente in Bereichen gewählt werden, die den jeweiligen Maxima des Anteils minus 30%, insbesondere minus 20%, vorzugsweise minus 10% bis zum Maximum entsprechen. Sowohl bei der Bestimmung des Aluminiumgehalts als auch bei der Bestimmung der Anteile an Germanium, Tantal und/oder Titan soll die Randbedingung eines y' - Phasen - Anteils von 50 Vol.% bis 80 Vol.% eingehalten werden, sodass jeweils die entsprechenden Minima bzw. Maxima für die jeweiligen Anteile für einen minimalen oder maximalen bzw. mittleren oder dazwischen liegenden Anteil der y' - Phase bestimmt werden kann, also beispielsweise für 50 Vol.%, 65 Vol.% und 80 Vol.% y' - Phase im Gefüge bei einem Temperaturbereich von 1000°C bis 1100°C.
[0011] Insbesondere kann der Aluminiumgehalt im Bereich von 9 bis 12 at.%, vorzugsweise 10 bis 12 at.% gewählt werden.
[0012] Neben der oben angegebenen chemischen Zusammensetzung der erfindungsgemäßen Nickelbasislegierung und der Einstellung der Nickelbasislegierung mit einem y' - Phasen - Anteil von 50 Vol.% bis 80 Vol.%, vorzugsweise 60 Vol.% bis 80 Vol.% und insbesondere 70 Vol.% bis 80 Vol.% wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Anteile von Molybdän und/oder Wolfram in einer bestimmten Weise gewählt werden, um sowohl die Mischkristallhärtung der y - Phase der Matrix durch den Einbau entsprechender Legierungsbestandteile in die y - Phase zu optimieren als auch die Beständigkeit der y' - Ausscheidungen zu verbessern. Da die mechanischen Eigenschaften der Nickelbasis - Superlegierungen stark durch die y' - Ausscheidungen geprägt werden, hat sich gezeigt, dass es von besonderer Bedeutung ist, dass die Legierungsbestandteile so gewählt werden, dass die y' - Ausscheidungen möglichst in ihrer ursprünglich eingestellten Form und Größe erhalten bleiben. Dazu ist es vorteilhaft eine Vergröberung der y' - Ausscheidungen und die dazu notwendige Diffusion durch geeignete Legierungszusammensetzung zu unterbinden bzw. zumindest zu erschweren. Für die Mischkristallhärtung der y - Phase ist die Legierungszusammensetzung dahingehend von Bedeutung, dass durch die Legierungszusammensetzung auch der Einbau von Fremdatomen in die y - Phase optimiert werden kann.
[0013] Entsprechend wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen die chemische Zusammensetzung der Nickelbasislegierung so zu wählen, dass bezüglich der Elemente Molybdän und Wolfram der gewichtete Anteil X, der der Beziehung X = 0,84 CMo + CW entspricht, in der y - Phase bei einer Temperatur im Bereich von 1000°C bis 1100°C größer 5,5 at.% ist, wobei CMo die Konzentration von Molybdän und CW die Konzentration von Wolfram jeweils in at.% in der y - Phase der Matrix ist. Bei einer derartigen Wahl der Bestandteile an Molybdän und Wolfram ist eine optimale Mischkristallhärtung der y - Phase gegeben.
[0014] Alternativ oder in Kombination dazu kann die Konzentration des Legierungsbestandteils Wolfram so gewählt werden, dass eine Werkstoffkenngröße ϕ, die den Diffusionseinfluss bei der Vergröberung der y' - Ausscheidungen beschreibt, kleiner oder gleich 0,05 ist, wobei ϕ definiert ist durch die Formel
wobei cW die Konzentration des Wolframs in der Matrix in at.%, c'W die Konzentration des Wolframs in der y'- Phase in at.% und DW der Diffusionskoeffizient des Wolframs sowie DNi der Diffusionskoeffizient von Nickel unter Berücksichtigung der Löslichkeitsdifferenz der Elemente zwischen Matrix und y'- Phase ist.
[0015] Die Nickelbasislegierung kann weiterhin so gewählt werden, dass das Verteilungsverhältnis von Wolfram und/oder Molybdän von der y - Matrix zu den y' - Ausscheidungen so eingestellt ist, dass die Konzentration von Wolfram und/oder Molybdän in der Matrix bezogen auf die jeweilige Konzentration von Wolfram und/oder Molybdän in der y' - Phase größer 1, insbesondere größer oder gleich 1,5 ist. Dieses Verteilungsverhältnis der Konzentration von Wolfram und/oder Molybdän von der y - Phase zur y' - Phase kann ebenfalls durch die Einstellung der chemischen Zusammensetzung der Legierung im Hinblick auf die Bestandteile Tantal, Titan und/oder Germanium beeinflusst werden.
[0016] Darüber hinaus kann die Nickelbasislegierung so optimiert werden, dass die Legierung eine Solidustemperatur von mehr als 1300°C aufweist und/oder dass die γ - / γ' - Fehlpassung im Temperaturbereich von 1000°C bis 1100°C im Bereich von - 0,15 % bis - 0,25 % liegt, wobei die y - / γ' - Fehlpassung als die auf den gemittelten Wert der Gitterkonstanten normierte Differenz der Gitterkonstanten der beiden Phasen γ und γ' ist.
[0017] Darüber hinaus können Verunreinigungen oder Spurenelemente wie Bismut, Selen, Thallium, Blei, Tellur oder Schwefel auf technisch mögliche Reinheitsbereiche minimiert werden.
AUSFÜHRUNGSBEISPIEL
[0018] Eine Legierung mit ca. 10 at. % Al, 14 at. % Co, 7 at. % Cr, 2 at. % Mo, 2,5 at.% Ta, 3 at. % Ti und 2,5 at.% W und Rest Nickel, die entsprechend der vorliegenden Erfindung entworfen worden ist, weist optimierten Eigenschaften hinsichtlich des Volumenanteils der y' - Phase, der Liquidustemperatur, der Mischkristallhärtung, der Vergröberung der y' - Ausscheidungen und der γ - / γ' - Fehlpassung auf. So beträgt die γ - / γ' - Fehlpassung -0,25% und die Solidustemperatur 1301°C. Der Anteil der y' - Phase beträgt 46 mol.-% und die Konzentration von W und Mo in der y - Phase liegt mit jeweils ca. 3,5 at. % so hoch, dass sie deutlich zur Mischkristallhärtung beitragen. Außerdem bewirkt der Anteil von W und Mo in Kombination mit den gewählten Konzentrationen der anderen Legierungsbestandteile, dass die Vergröberung der y' - Phase bei hohen Einsatztemperaturen behindert wird. Insbesondere durch die Kombination der erzielten Eigenschaften unter Berücksichtigung der eingesetzten Legierungsbestandteile ist die Legierung hervorragend für Anwendungen bei hohen Temperaturen, wie in Strömungsmaschinen und insbesondere in Flugturbinen geeignet.
1. Nickelbasislegierung mit einem Gefüge mit einer Matrix aus y - Phase und Ausscheidungen
aus y'- Phase, wobei die y'- Phase einen Volumenanteil von 50 Vol.% bis 80 Vol.% im
Temperaturbereich von 1000°C bis 1100°C aufweist, und wobei die Nickelbasislegierung
eine chemischen Zusammensetzung aufweist, gemäß der die Nickelbasislegierung
8 bis 13 at. % Aluminium
3 bis 14 at.% Kobalt
4 bis 12 at. % Chrom
0,6 bis 8 at.% Molybdän
0 bis 6 at.% Rhenium
0,5 bis 4 at.% Tantal
0,5 bis 4 at.% Titan
0,3 bis 3,5 at.% Wolfram
0 bis 4 at.% Germanium
0 bis 0,6 at.% Hafnium
0 bis 4 at. % Ruthenium
sowie Rest Nickel und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst, wobei die chemische Zusammensetzung bezüglich der Elemente Molybdän und Wolfram so gewählt wird, dass der gemäß der Beziehung X = 0,84 CMo + CW gewichtete Anteil X von Molybdän und Wolfram in der y - Phase bei Temperaturen im Bereich von 1000°C bis 1100°C größer 5,5 at.% ist, wobei CMo und CW die Konzentrationen von Molybdän und Wolfram in at. % sind.2. Nickelbasislegierung mit einem Gefüge mit einer Matrix aus y - Phase und Ausscheidungen
aus y'- Phase, wobei die y'- Phase einen Volumenanteil von 50 Vol.% bis 80 Vol.% im
Temperaturbereich von 1000°C bis 1100°C aufweist, und wobei die Nickelbasislegierung
eine chemischen Zusammensetzung aufweist, gemäß der die Nickelbasislegierung
wobei cW die Konzentration des Wolframs in der Matrix in at.%, c'W die Konzentration des Wolframs in der y'- Phase in at.% und DW der Diffusionskoeffizient des Wolframs sowie DNi der Diffusionskoeffizient von Nickel unter Berücksichtigung der Löslichkeitsdifferenz der Elemente zwischen Matrix und y'- Phase ist.
8 bis 13 at. % Aluminium
3 bis 14 at.% Kobalt
4 bis 12 at. % Chrom
0,6 bis 8 at.% Molybdän
0 bis 6 at.% Rhenium
0,5 bis 4 at.% Tantal
0,5 bis 4 at.% Titan
0,3 bis 3,5 at.% Wolfram
0 bis 4 at.% Germanium
0 bis 0,6 at.% Hafnium
0 bis 4 at. % Ruthenium
sowie Rest Nickel und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst, wobei die chemische Zusammensetzung bezüglich des Elements Wolfram so gewählt wird, dass die Werkstoffkenngröße ϕ kleiner oder gleich 0,05 ist, wobei ϕ bestimmt wird durchwobei cW die Konzentration des Wolframs in der Matrix in at.%, c'W die Konzentration des Wolframs in der y'- Phase in at.% und DW der Diffusionskoeffizient des Wolframs sowie DNi der Diffusionskoeffizient von Nickel unter Berücksichtigung der Löslichkeitsdifferenz der Elemente zwischen Matrix und y'- Phase ist.
3. Nickelbasislegierung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die chemische Zusammensetzung bezüglich der Elemente Molybdän und Wolfram so gewählt wird, dass der gemäß der Beziehung X = 0,84 CMo + CW gewichtete Anteil X von Molybdän und Wolfram in der y - Phase bei Temperaturen im Bereich von 1000°C bis 1100°C größer 5,5 at.% ist, wobei CMo und CW die Konzentrationen von Molybdän und Wolfram in at.% sind
dadurch gekennzeichnet, dass
die chemische Zusammensetzung bezüglich der Elemente Molybdän und Wolfram so gewählt wird, dass der gemäß der Beziehung X = 0,84 CMo + CW gewichtete Anteil X von Molybdän und Wolfram in der y - Phase bei Temperaturen im Bereich von 1000°C bis 1100°C größer 5,5 at.% ist, wobei CMo und CW die Konzentrationen von Molybdän und Wolfram in at.% sind
4. Nickelbasislegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aluminium - Anteil in Abhängigkeit der Anteile an Germanium, Titan und Tantal minimiert wird, wobei der Aluminiumanteil insbesondere im Bereich des Minimums plus 30 %, insbesondere plus 20 %, vorzugsweise plus 10 % gewählt wird, wenn ein minimaler, mittlerer oder maximaler Anteil der y'- Phase eingestellt wird.
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aluminium - Anteil in Abhängigkeit der Anteile an Germanium, Titan und Tantal minimiert wird, wobei der Aluminiumanteil insbesondere im Bereich des Minimums plus 30 %, insbesondere plus 20 %, vorzugsweise plus 10 % gewählt wird, wenn ein minimaler, mittlerer oder maximaler Anteil der y'- Phase eingestellt wird.
5. Nickelbasislegierung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anteil an Germanium, Tantal oder Titan jeweils für sich alleine oder in Summe maximiert wird, wobei der jeweilige Anteil insbesondere im Bereich des Maximums minus 30 %, insbesondere minus 20 %, vorzugsweise minus 10 % gewählt wird, wenn ein minimaler, mittlerer oder maximaler Anteil der y'- Phase eingestellt wird.
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anteil an Germanium, Tantal oder Titan jeweils für sich alleine oder in Summe maximiert wird, wobei der jeweilige Anteil insbesondere im Bereich des Maximums minus 30 %, insbesondere minus 20 %, vorzugsweise minus 10 % gewählt wird, wenn ein minimaler, mittlerer oder maximaler Anteil der y'- Phase eingestellt wird.
6. Nickelbasislegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aluminiumgehalt 9 bis 12 at.%, insbesondere 10 bis 12 at.% beträgt.
dadurch gekennzeichnet, dass
der Aluminiumgehalt 9 bis 12 at.%, insbesondere 10 bis 12 at.% beträgt.
7. Nickelbasislegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verteilungsverhältnis der Konzentration von Wolfram und/oder Molybdän in der Matrix zur jeweiligen Konzentration von Wolfram und/oder Molybdän in der y'- Phase größer 1, insbesondere größer oder gleich 1,5 ist.
dadurch gekennzeichnet, dass
das Verteilungsverhältnis der Konzentration von Wolfram und/oder Molybdän in der Matrix zur jeweiligen Konzentration von Wolfram und/oder Molybdän in der y'- Phase größer 1, insbesondere größer oder gleich 1,5 ist.
8. Gegenstand aus einer Nickelbasislegierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
9. Gegenstand nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nickelbasislegierung einkristallin oder gerichtet erstarrt ist.
dadurch gekennzeichnet, dass
die Nickelbasislegierung einkristallin oder gerichtet erstarrt ist.
10. Gegenstand nach einem der Ansprüche 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gegenstand eine Komponente, insbesondere eine Schaufel einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine oder eines Flugtriebwerks ist.
dadurch gekennzeichnet, dass
der Gegenstand eine Komponente, insbesondere eine Schaufel einer Strömungsmaschine, insbesondere einer Gasturbine oder eines Flugtriebwerks ist.
11. Verfahren zur Herstellung einer Nickelbasislegierung, insbesondere nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung
in einem ersten Schritt eine chemischen Zusammensetzung gewählt wird, gemäß der die
Nickelbasislegierung
wobei in einem zweiten Schritt die chemische Zusammensetzung so gewählt wird, dass bei der Nickelbasislegierung ein Gefüge mit einer Matrix aus y - Phase und Ausscheidungen aus γ'- Phase gebildet wird,
wobei in einem dritten Schritt die chemische Zusammensetzung so gewählt wird, dass im Temperaturbereich von 1000°C bis 1100°C die γ'- Phase einen Volumenanteil von 50 Vol.% bis 80 Vol.% aufweist, und
wobei in einem vierten Schritt die chemische Zusammensetzung bezüglich der Elemente Molybdän und Wolfram so gewählt wird, dass der gemäß der Beziehung X = 0,84 CMo + CW gewichtete Anteil X von Molybdän und Wolfram in der y - Phase bei Temperaturen im Bereich von 1000°C bis 1100°C größer 5,5 at.% ist, wobei CMo und Cw die Konzentrationen von Molybdän und Wolfram in at.% sind.
8 bis 13 at. % Aluminium
3 bis 14 at.% Kobalt
4 bis 12 at. % Chrom
0,6 bis 8 at.% Molybdän
0 bis 6 at.% Rhenium
0,5 bis 4 at.% Tantal
0,5 bis 4 at.% Titan
0,3 bis 3,5 at.% Wolfram
0 bis 4 at.% Germanium
0 bis 0,6 at.% Hafnium
0 bis 4 at. % Ruthenium
sowie Rest Nickel und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst,wobei in einem zweiten Schritt die chemische Zusammensetzung so gewählt wird, dass bei der Nickelbasislegierung ein Gefüge mit einer Matrix aus y - Phase und Ausscheidungen aus γ'- Phase gebildet wird,
wobei in einem dritten Schritt die chemische Zusammensetzung so gewählt wird, dass im Temperaturbereich von 1000°C bis 1100°C die γ'- Phase einen Volumenanteil von 50 Vol.% bis 80 Vol.% aufweist, und
wobei in einem vierten Schritt die chemische Zusammensetzung bezüglich der Elemente Molybdän und Wolfram so gewählt wird, dass der gemäß der Beziehung X = 0,84 CMo + CW gewichtete Anteil X von Molybdän und Wolfram in der y - Phase bei Temperaturen im Bereich von 1000°C bis 1100°C größer 5,5 at.% ist, wobei CMo und Cw die Konzentrationen von Molybdän und Wolfram in at.% sind.
12. Verfahren zur Herstellung einer Nickelbasislegierung, insbesondere nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, bei welchem zur Bestimmung der chemischen Zusammensetzung
in einem ersten Schritt eine chemischen Zusammensetzung gewählt wird, gemäß der die
Nickelbasislegierung
wobei in einem zweiten Schritt die chemische Zusammensetzung so gewählt wird, dass bei der Nickelbasislegierung ein Gefüge mit einer Matrix aus y - Phase und Ausscheidungen aus γ'- Phase gebildet wird,
wobei in einem dritten Schritt die chemische Zusammensetzung so gewählt wird, dass im Temperaturbereich von 1000°C bis 1100°C die γ'- Phase einen Volumenanteil von 50 Vol.% bis 80 Vol.% aufweist, und
wobei in einem vierten Schritt die chemische Zusammensetzung bezüglich des Elements Wolfram so gewählt wird, dass die Werkstoffkenngröße ϕ kleiner oder gleich 0,05 ist, wobei ϕ bestimmt wird durch
wobei cW die Konzentration des Wolframs in der Matrix in at.%, c'W die Konzentration des Wolframs in der y'- Phase in at.% und DW der Diffusionskoeffizient des Wolframs sowie DNi der Diffusionskoeffizient von Nickel unter Berücksichtigung der Löslichkeitsdifferenz der Elemente zwischen Matrix und γ'- Phase ist.
8 bis 13 at. % Aluminium
3 bis 14 at.% Kobalt
4 bis 12 at. % Chrom
0 6 bis 8 at.% Molybdän
0 bis 6 at.% Rhenium
0,5 bis 4 at.% Tantal
0,5 bis 4 at.% Titan
0,3 bis 3,5 at.% Wolfram
0 bis 4 at.% Germanium
0 bis 0,6 at.% Hafnium
0 bis 4 at. % Ruthenium
sowie Rest Nickel und unvermeidbare Verunreinigungen umfasst,wobei in einem zweiten Schritt die chemische Zusammensetzung so gewählt wird, dass bei der Nickelbasislegierung ein Gefüge mit einer Matrix aus y - Phase und Ausscheidungen aus γ'- Phase gebildet wird,
wobei in einem dritten Schritt die chemische Zusammensetzung so gewählt wird, dass im Temperaturbereich von 1000°C bis 1100°C die γ'- Phase einen Volumenanteil von 50 Vol.% bis 80 Vol.% aufweist, und
wobei in einem vierten Schritt die chemische Zusammensetzung bezüglich des Elements Wolfram so gewählt wird, dass die Werkstoffkenngröße ϕ kleiner oder gleich 0,05 ist, wobei ϕ bestimmt wird durch
wobei cW die Konzentration des Wolframs in der Matrix in at.%, c'W die Konzentration des Wolframs in der y'- Phase in at.% und DW der Diffusionskoeffizient des Wolframs sowie DNi der Diffusionskoeffizient von Nickel unter Berücksichtigung der Löslichkeitsdifferenz der Elemente zwischen Matrix und γ'- Phase ist.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem weiteren Schritt die chemische Zusammensetzung bezüglich des Elements Wolfram so gewählt wird, dass die Werkstoffkenngröße ϕ kleiner oder gleich 0,05 ist, wobei ϕ bestimmt wird durch
wobei cW die Konzentration des Wolframs in der Matrix in at.%, c'W die Konzentration des Wolframs in der y'- Phase in at.% und DW der Diffusionskoeffizient des Wolframs sowie DNi der Diffusionskoeffizient von Nickel unter Berücksichtigung der Löslichkeitsdifferenz der Elemente zwischen Matrix und γ'- Phase ist.
dadurch gekennzeichnet, dass
in einem weiteren Schritt die chemische Zusammensetzung bezüglich des Elements Wolfram so gewählt wird, dass die Werkstoffkenngröße ϕ kleiner oder gleich 0,05 ist, wobei ϕ bestimmt wird durch
wobei cW die Konzentration des Wolframs in der Matrix in at.%, c'W die Konzentration des Wolframs in der y'- Phase in at.% und DW der Diffusionskoeffizient des Wolframs sowie DNi der Diffusionskoeffizient von Nickel unter Berücksichtigung der Löslichkeitsdifferenz der Elemente zwischen Matrix und γ'- Phase ist.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
beim dritten Schritt der Anteil von Aluminium minimiert und der Anteil von Germanium, Titan und/oder Tantal einzeln oder zusammen maximiert wird.
dadurch gekennzeichnet, dass
beim dritten Schritt der Anteil von Aluminium minimiert und der Anteil von Germanium, Titan und/oder Tantal einzeln oder zusammen maximiert wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anteil von Germanium, Titan und/oder Tantal einzeln oder zusammen so eingestellt wird, dass der Anteil von Wolfram und/oder Molybdän in der Matrix jeweils alleine oder zusammen höher, insbesondere 1,5 - fach so hoch, wie der jeweilige Anteil von Wolfram und/oder Molybdän in der y'- Phase ist.
dadurch gekennzeichnet, dass
der Anteil von Germanium, Titan und/oder Tantal einzeln oder zusammen so eingestellt wird, dass der Anteil von Wolfram und/oder Molybdän in der Matrix jeweils alleine oder zusammen höher, insbesondere 1,5 - fach so hoch, wie der jeweilige Anteil von Wolfram und/oder Molybdän in der y'- Phase ist.