Warum wird Inconel 718 als Superlegierung bezeichnet?
Die Grundlage unserer Luft- und Raumfahrt-, Verteidigungs- und Energieindustrie ist der Bau von Komponenten, die extremer Hitze und Druck standhalten. Diese Teile bestehen typischerweise aus einem Metall namens Inconel 718, einer extrem starken, korrosionsbeständigen Hochtemperatur-Nickel-Chrom-Legierung.
Dieses Metall wird typischerweise bearbeitet, kugelgestrahlt, gezogen, gewalzt und geschweißt, um die Form und Mikrostruktur zu erzeugen, die für die gewünschten Hochleistungseigenschaften erforderlich ist. Das Metall wird häufig in Raketentriebwerken, Strahltriebwerken, Druckbehältern, Gasturbinen und anderen Komponenten verwendet. Doch die Verarbeitung von Metall ist teuer. Für Teile mit komplexen Geometrien und internen Merkmalen wird die Direktfertigung (Herstellung des Produkts in seiner endgültigen Form) der wirtschaftliche Heilige Gral sein.
Um dies zu erreichen, wenden sich Forscher der additiven Fertigung (AM), insbesondere der Laser-Pulverbett-Fusion-Technologie (LPBF), zu, um eine „near-net-shape“, d. h. nahezu endgültige Fertigung von Luft- und Raumfahrtkomponenten zu erreichen. Da 3D-Objekte durch additive Fertigung Schicht für Schicht aufgebaut werden und verschiedene Teile des Materials unterschiedliche Abkühlraten aufweisen, entstehen unterschiedliche Querschnitte und Mikrostrukturen. Die Herausforderung besteht darin, dass die thermischen Bedingungen von LPBF zu Mikrostrukturen und mechanischen Eigenschaften führen, die nicht dem für das Endprodukt erforderlichen Niveau entsprechen.
Wärmebehandlungen nach dem Prozess können dazu beitragen, die gewünschten Eigenschaften wiederherzustellen. Die Entwicklung der effizientesten Behandlungsmethoden unter Beibehaltung der Zielmikrostruktur erfordert jedoch erhebliche Rechenleistung.
Das United Technologies Research Center (UTRC) entwickelt in Zusammenarbeit mit Pratt & Whitney und UTC Aerospace Systems ein physikbasiertes Prozessmodell zur Vorhersage der Mikrostruktur additiv gefertigter Luft- und Raumfahrtstrukturteile aus Nickel-Superlegierungen.
