Untersuchungen zur Wasserstoffversprödung von NiAl, TiAl und CMSX-6:
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Düsseldorf
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1995
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adam_text | Titel: Untersuchungen zur Wasserstoffversprödung von NiAl, TiAl und CMSX-6
Autor: Bergmann, Guido
Jahr: 1995
Inhaltsverzeichnis 1. Einführung und Motivation 1 2. Literaturübersicht 3 2.1. Mechanismen der Schädigung durch Wasserstoff 3 2.1.1. WasserstofFdiffusion und -löslichkeit 4 2.1.2. Druckblasenbildung 6 2.1.3. Hydridbildung 6 2.1.4. Wasserstoffangriff 8 2.1.5. Senkung der Oberflächenenergie 9 2.1.6. Dekohäsion 11 2.1.7. Einfluß auf Versetzungen 12 2.2. Experimentelle Realisierung von Wasserstofiumgebungen 13 2.2.1. Beladung mit HochdruckwasserstofFbei hoher Temperatur 13 2.2.2. Beladung mit Wasserstoff von Atmosphärendruck bei hoher Temperatur 13 2.2.3. Versuch unter HochdruckwasserstofFbei Raumtemperatur 14 2.2.4. Kontinuierliche elektrolytische Beladung 14 2.2.5. Elektrolytische Vorbeladung 14 2.2.6. Vergleichsbedingungen 14 2.3. Zusammenstellung von Meßdaten aus der Literatur 15 2.3.1. Bruchfestigkeit 15 2.3.2. Brucheinschnürung 18 2.3.3. Bruchdehnung 20 2.3.4. Vergleich dreier Legierungssysteme 20 2.3.5. Diskussion der dargestellten Daten 23 2.3.6. In dieser Arbeit untersuchte Legierungssysteme 30 2.3.6.1. Das System Nickel - Aluminium 31 2.3.6.2. Das System Titan - Aluminium 33 2.3.6.3. Nickelbasis-Superlegierungen 35 3. Experimentelles 37 3.1. Versuchsaufbauten 37 3.1.1. Prüfinaschinen 3 7 3.1.2. Glühanlage 37 3.1.3. WasserstofFanalysen 40 3.1.4. Elektrolytische Beladung 40 3.2. Proben 41 3.2.1. Materialien 41 3.2.1. l.NiAl 41 3.21.2. TiAl 41 3.2.1.3. CMSX-6 43 -V-
3.2.2. Probenherstellung und Einkristallzucht 45 3.2.3. Probenformen 48 3.2.3.1. Proben für mechanische Versuche 48 3.2.3.2. Proben für Diffiisions- und Löslichkeitsmessungen 50 3.3. Versuchsführung 51 3.3.1. Beladung mit Wasserstoff bei hoher Temperatur 51 3.3.2. Automatisierung 51 3.3.3. Biegeversuche 53 3.3.4. Anschwingen 54 3.3.5. Langsame Rißausbreitung 54 3.3.6. Weitere mechanische Versuche 55 3.4. Auswertung der Versuche 55 3.4.1. Bestimmung des Diffusionskoeffizienten durch Ausgasen 55 3.4.2. Auswertung der Löslichkeitsmessungen 57 3.4.3. Auswertung der Zug- und Druckversuche 58 3.4.4. Auswertung der 4-Punkt-Biegeversuche 58 3.4.5. Detektion stabilen Rißwachstums 59 4. Ergebnisse 63 4.1. Chemisch-physikalische Untersuchungen 63 4.1.1. Diffüsion und Löslichkeit von Wasserstoff 63 4.1.2. Hydride 67 4.2. Mechanische Untersuchungen 69 4.2.1. Anrisse 69 4.2.2. Biegeversuche 74 4.2.2.1. Polykristalle 74 4.2.2.2. Bikristalle 80 4.2.2.3. Einkristalle 80 4.2.3. Druckversuche 90 4.2.3.1. NiAl-Einkristalle 90 4.2.4. Zugversuche 91 4.2.4.1. NiAl-Fe-Einkristalle 91 4.2.4.2. CMSX-6 92 4.2.5. Ermüdung 94 4.2.5.1. CMSX-6 94 4.2.5.2. TiAl elektrolytisch beladen 94 4.3. Metallographische Untersuchungen 95 4.3.1. Bruchflächen 95 4.3.1.1. Einfluß der Umgebung 95 4.3.1.2. Einfluß der Verformungsgeschwindigkeit 97 4.3.2. Poren 100 -VI-
S. Diskussion 101 5.1. Wasserstoffiungebungen 101 5.1.1. Die Oxidation während der Hochtemperatur-Beladung 101 5.1.2. Innere Oxidation 103 5.1.3. Die Anreicherung von Wasserstoff an Korn- und Phasengrenzen 103 5.1.4. Anreicherung an der Rißspitze 105 5.2. Der Spröde-Duktil-Übergang 106 5.2.1. Modelle zum Spröde-Duktil-Übergang 106 5.2.1.1. Versetzungsemission oder Versetzungsbewegung als thermisch aktivierter Prozeß 106 5.2.1.2. Kooperative Dissoziation von Versetzungsdipolen 107 5.2.1.3. Der Einfluß von Verunreinigungen 107 5.2.2. Die eigenen Ergebnisse 108 5.2.2.1. Die Spannungsüberhöhung an der Rißspitze 108 5.2.2.2. Der Einfluß der Wärmebehandlung 113 5.2.2.3. Der Einfluß der Mikrolegierung 114 5.2.2.4. Der Einfluß von Wasserstoffim Bereich des Spröde-Duktil- Übergangs 114 5.3. Versprödungsmodelle 116 6. Zusammenfassung und Ausblick 117 7. Literaturverzeichnis 119 -VH-
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