Irreversible Änderungen der mechanischen Eigenschaften von Legierungen auf Nickelbasis-nach längerem-Einsatz bei hohen-Temperaturen
Nach einem Langzeiteinsatz unter Hochtemperaturbedingungen durchlaufen Legierungen auf Nickelbasis-eine Reihe irreversibler mikrostruktureller Veränderungen, die direkt zur Verschlechterung ihrer mechanischen Eigenschaften führen. Die wichtigsten irreversiblen Änderungen der mechanischen Eigenschaften sind wie folgt:
1. Verringerung der Zugfestigkeit und Streckgrenze
Bei längerer-zeitlicher Einwirkung hoher-Temperaturen kommt es in den Verfestigungsphasen (z. B. „Phase“, „Phase“) in Nickel--basierten Legierungen zu Prozessen wie Vergröberung, Aggregation und sogar Auflösung. Diese Phasen sind die Kernkomponenten, die die hohe Festigkeit der Legierung aufrechterhalten. Ihre morphologischen und strukturellen Veränderungen zerstören den ursprünglichen Versetzungs-Pinning-Effekt, was zu einer erheblichen und irreversiblen Abnahme der Zugfestigkeit und Streckgrenze der Legierung sowohl bei Raumtemperatur als auch bei Betriebstemperatur führt.
2. Verschlechterung der Duktilität und Zähigkeit
Ein Langzeitbetrieb bei hohen Temperaturen führt zur Ausfällung spröder Phasen (z. B. σ-Phase, Laves-Phase) an den Korngrenzen von Legierungen auf Nickelbasis. In der Zwischenzeit kommt es aufgrund des thermischen Aktivierungseffekts zu Kornwachstum, wodurch die Anzahl der Korngrenzen verringert wird, die die Rissausbreitung behindern können. Diese Faktoren zusammen führen dazu, dass die Dehnung und Flächenverringerung der Legierung offensichtlich abnimmt und auch die Schlagzähigkeit irreversibel abnimmt, wodurch die Legierung unter Belastung anfällig für Sprödbrüche wird.
3. Verschlechterung der Kriech- und Ermüdungsbeständigkeit
Die Kriechfestigkeit ist eine der Schlüsseleigenschaften von Legierungen auf Nickelbasis-für Hochtemperaturanwendungen. Langfristige Hochtemperaturbeanspruchung führt zur Anhäufung von Kriechschäden, einschließlich Versetzungsklettern, Hohlraumbildung und -wachstum an Korngrenzen sowie interkristalliner Rissbildung. Diese Schäden sind irreversibel. Gleichzeitig beschleunigt die Ermüdungsbelastung bei hohen Temperaturen die Entstehung und Ausbreitung von Rissen. Durch die kombinierte Wirkung von Kriechen und Ermüdung verkürzen sich die Kriechbruch- und Ermüdungslebensdauer der Legierung erheblich, und dieser Leistungsabfall kann durch herkömmliche Wärmebehandlung nicht ausgeglichen werden.
4. Härteverlust
Die Abnahme der Anzahl feiner und dispergierter Festigungsphasen und die durch Hochtemperaturdiffusion verursachte Erweichung der Matrix führen zu einer irreversiblen Verringerung der Härte von Legierungen auf Nickelbasis. Die Härte hängt eng mit der Verschleißfestigkeit und der Kontaktermüdungsbeständigkeit der Legierung zusammen, sodass der Härteverlust die umfassende Betriebsleistung der Legierung zusätzlich beeinträchtigt.
Alle oben genannten mechanischen Eigenschaftsänderungen werden durch irreversible Mikrostrukturumwandlungen verursacht und können nicht durch Nachbehandlungsprozesse wie erneutes Erhitzen oder erneutes Altern in den ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden.
