Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik: Grundlagen, Werkstoffbeanspruchungen, Hochtemperaturlegierungen und -beschichtungen
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Wiesbaden
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IMAGE 1
VII
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT V
ZEICHEN UND EINHEITEN XIII
ABKUERZUNGEN XVII
1 GRUNDLAGEN 1
1.1 EINFUEHRUNG 1
1.2 THERMODYNAMISCHE UND KINETISCHE GRUNDLAGEN 3
1.2.1 TEMPERATUR UND THERMISCHE ENERGIE 3
1.2.2 GRUNDBEGRIFFE DER THERMODYNAMIK UND KINETIK VON REAKTIONEN 5
1.2.3 THERMODYNAMISCHE TRIEBKRAFT AG 5
1.2.4 REAKTIONSKINETIK 9
1.3 DIFFUSION 11
1.3.1 MECHANISMEN UND GESETZMAESSIGKEITEN 11
1.3.1.1 INTERSTITIELLE DIFFUSION 12
1.3.1.2 REGULAERE GITTERDIFFUSION 15
1.3.2 DIFFUSION IN SUBSTITUTIONSMISCHKRISTALLEN 20
1.3.3 DIFFUSION ENTLANG VON GITTERFEHLERN 22
1.3.3.1 DIFFUSION ENTLANG VON VERSETZUNGEN 23
1.3.3.2 DIFFUSION ENTLANG VON KORNGRENZEN 24
1.3.4 DIFFUSION IN GEORDNETEN GITTERN 25
1.4 GRUNDLAGEN DER WAERMEUEBERTRAGUNG 26
1.4.1 BEGRIFFE 26
1.4.2 WAERMEDURCHGANG DURCH EINE WAND 28
2 GEFUEGESTABILITAET 38
2.1 ERHOLUNG 39
2.2 REKRISTALLISATION 43
2.2.1 ALLGEMEINES 43
2.2.2 KINETIK DER REKRISTALLISATION 44
2.2.3 MECHANISMEN UND GESETZMAESSIGKEITEN DER REKRISTALLISATION .46 2.3
KORNVERGROEBERUNG 57
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/100961844X
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
VIII INHALTSVERZEICHNIS
2.4 AUSSCHEIDUNGSVORGAENGE 64
2.4.1 ALLGEMEINES 64
2.4.2 ENERGIEBILANZ BEI AUSSCHEIDUNGSVORGAENGEN 67
2.5 TEILCHENVERGROEBERUNG/OSTWALD-REIFUNG 75
2.6 GEFUEGEBEDINGTE VOLUMENAENDERUNGEN 85
3 HOCHTEMPERATURFESTIGKEIT UND -VERFORMUNG 88
3.1 ALLGEMEINES 88
3.2 GRUNDLAGEN DER HOCHTEMPERATURVERFORMUNG 89
3.3 KRIECHEN 94
3.3.1 KRIECHKURVE 95
3.3.2 DARSTELLUNGSFORMEN DER KRIECH- UND ZEITSTANDDATEN UND ASPEKTE DER
BAUTEILAUSLEGUNG 99
3.4 VERSETZUNGSKRIECHEN 104
3.4.1 MIKROSTRUKTURELLE INTERPRETATION 104
3.4.2 GESETZMAESSIGKEITEN DES VERSETZUNGSKRIECHENS 107 3.4.2.1
SPANNUNGSABHAENGIGKEIT 107
3.4.2.2 TEMPERATURABHAENGIGKEIT 111
3.4.2.3 ABHAENGIGKEITEN VON WERKSTOFFPARAMETERN 114 3.5
KORNGRENZENGLEITEN 118
3.6 DIFFUSIONSKRIECHEN 121
3.7 VERFORMUNGSMECHANISMUSKARTEN 126
3.8 KRIECHEN VON LEGIERUNGEN 130
3.8.1 MISCHKRISTALLHAERTUNG 130
3.8.1.1 DIREKTE WECHSELWIRKUNGEN FREMDATOME/VERSETZUNGEN 131
3.8.1.2 VERAENDERUNG VON WERKSTOFFPARAMETERN DURCH FREMDATOME 134
3.8.2 TEILCHENHAERTUNG 136
3.8.2.1 MECHANISMEN UND GESETZMAESSIGKEITEN 136 3.8.2.2 BESONDERHEITEN
DISPERSIONSGEHAERTETER LEGIERUNGEN 145
3.8.2.3 HOCH Y-HALTIGE NI-BASISLEGIERUNGEN 148
3.8.2.4 KRIECHKURVENVERLAUF TEILCHENGEHAERTETER LEGIERUNGEN 149
3.8.3 KRIECHEN GEORDNETER INTERMETALLISCHER PHASEN 150 3.9
BRUCHMECHANISMUSKARTEN 151
3.10 KRIECHSCHAEDIGUNG UND KRIECHBRUCH 154
3.10.1 TRANSKRISTALLINE KRIECHSCHAEDIGUNG 155
3.10.2 INTERKRISTALLINE KRIECHSCHAEDIGUNG 155
3.10.2.1 KRIECHRISSINITIIERUNG 158
3.10.2.2 KRIECHRISSWACHSTUM 166
3.10.3 TERTIAERES KRIECHEN 169
3.11 EINFLUSS DER KORNFORM AUF DIE ZEITSTANDEIGENSCHAFTEN 170
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS IX
3.12 KRIECHVERHALTEN VON EINKRISTALLEN 173
3.13 EXTRAPOLATION VON ZEITSTANDERGEBNISSEN 174
3.14 ZEITSTANDFESTIGKEITSNACHWEIS BEI VERAENDERLICHEN BEANSPRUCHUNGEN.
179 3.15 SPANNUNGSRELAXATION 181
3.16 KERBZEITSTANDVERHALTEN 188
3.17 ENTWICKLUNG UND AUSWAHL KRIECHFESTER WERKSTOFFE 195
4 ZYKLISCHE FESTIGKEIT UND VERFORMUNG 201
4.1 BEGRIFFE UND EINFUEHRUNG 201
4.2 ERMUEDUNG BEI TIEFEN TEMPERATUREN 209
4.3 ERMUEDUNG BEI HOHEN TEMPERATUREN 213
4.4 SCHAEDIGUNG UND BRUCH UNTER ZYKLISCHEN BELASTUNGEN 222 4.5
LEBENSDAUERABSCHAETZUNG FUER ZYKLISCHE BELASTUNGSKOLLEKTIVE 223 4.6
LEBENSDAUERABSCHAETZUNG FUER KOMBINIERTE KRIECH- UND
ERMUEDUNGSBEANSPRUCHUNG 224
4.7 THERMISCHE ERMUEDUNG 231
4.7.1 EINFUEHRUNG UND DEFINITION 231
4.7.2 WAERMEDEHNUNGEN UND WAERMESPANNUNGEN 234 4.7.3 PRUEFTECHNIKEN ZUR
THERMISCHEN ERMUEDUNG 245
4.7.4 EINFLUSSGROESSEN AUF DIE THERMISCHE ERMUEDUNG 250 4.7.4.1
WAERMEAUSDEHNUNGSKOEFFIZIENT 250
4.7.4.2 WAERMELEITFAEHIGKEIT UND TEMPERATURLEITFAEHIGKEIT 250 4.7.4.3
ELASTIZITAETSMODUL 252
4.7.4.4 KORNGROESSE 255
4.7.4.5 MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN 255
4.7.4.6 KONSTRUKTIVE UND GEOMETRISCHE EINFLUESSE 256 4.7.4.7
KORROSIONSBESTAENDIGKEIT 257
4.7.4.8 ZUSAMMENFASSUNG DER EINFLUSSGROESSEN AUF DIE THERMISCHE ERMUEDUNG
257
5 HOCHTEMPERATURKORROSION 260
5.1 BEGRIFFE 260
5.2 THERMODYNAMIK DER METALL/GAS-REAKTIONEN 261
5.3 OXIDATION 267
5.3.1 EINFUEHRUNG UND BEGRIFFE 267
5.3.2 KINETIK DER OXIDDECKSCHICHTBILDUNG 267
5.3.3 MECHANISMEN DES DECKSCHICHTWACHSTUMS 273
5.3.4 OXIDATION VON LEGIERUNGEN 278
5.3.5 DECKSCHICHTEN AUF LEGIERUNGEN 280
5.3.6 ZYKLISCHES OXIDATIONSVERHALTEN 285
5.3.7 HAFTUNG VON DECKSCHICHTEN UND AKTIVELEMENTEFFEKTE 288 5.3.8
PLASTISCHES VERHALTEN VON OXIDDECKSCHICHTEN 291 5.3.9 KORNGRENZENZERFALL
{PEST) 292
IMAGE 4
X INHALTSVERZEICHNIS
5.3.10 ZUNDERGRENZE 292
5.4 AUFKOHLUNG 294
5.4.1 ALLGEMEINES 294
5.4.2 BESONDERE ERSCHEINUNGSFORMEN DER AUFKOHLUNG 298 5.4.2.1 METAL
DUSTING 298
5.4.2.2 GRUENFAEULE 300
5.5 ENTKOHLUNG 301
5.6 AUFSTICKUNG 302
5.7 AUFSCHWEFELUNG 304
5.8 HEISSGASKORROSION 307
5.8.1 BEGRIFFE UND EINFUEHRUNG 307
5.8.2 KORROSIVE SUBSTANZEN BEI VERBRENNUNGSPROZESSEN 309 5.8.3
PRUEFMETHODEN 312
5.8.4 MECHANISMEN DER HEISSGASKORROSION 314
5.8.4.1 ALLGEMEINES 314
5.8.4.2 NIEDERTEMPERATUR- (TYP II-) HEISSGASKORROSION 317 5.8.4.3
HOCHTEMPERATUR- (TYP I-) HEISSGASKORROSION 321 5.8.4.4 EINFLUESSE WEITERER
ELEMENTE 327
5.8.5 ZUSAMMENFASSUNG UND ASPEKTE DER WERKSTOFFWAHL 329 5.9
EROSION-KORROSION-WECHSELWIRKUNGEN 333
5.10 KORROSIONSBEDINGTE VOLUMENAENDERUNGEN 334
5.11 WECHSELWIRKUNGEN ZWISCHEN KORROSION UND MECHANISCHEN EIGENSCHAFTEN
335
6 HOCHTEMPERATURLEGIERUNGEN 340
6.1 DEFINITION UND ANWENDUNGSGEBIETE 340
6.2 BEANSPRUCHUNGEN UND WERKSTOFFANFORDERUNGEN 340
6.3 AUSWAHLKRITERIEN FUER BASISELEMENTE UND UEBERSICHT UEBER
HOCHTEMPERATUR-WERKSTOFFGRUPPEN 343
6.4 HOCHTEMPERATURLEGIERUNGEN AUF FE-BASIS 348
6.4.1 UEBERSICHT 348
6.4.2 HITZEBESTAENDIGE STAEHLE 352
6.4.3 WARMFESTE STAEHLE 356
6.4.4 HOCHWARMFESTE STAEHLE 357
6.5 HOCHTEMPERATURLEGIERUNGEN AUF CO-BASIS 363
6.5.1 ALLGEMEINES UND VERGLEICH 363
6.5.2 LEGIERUNGSAUFBAU, GEFUEGE UND EIGENSCHAFTEN 364 6.6
HOCHTEMPERATURLEGIERUNGEN AUF NI-BASIS 369
6.6.1 ALLGEMEINES UND VERGLEICH 369
6.6.2 MIKROSEIGERUNGSVERHALTEN BEI DER ERSTARRUNG 375
6.6.3 PHASEN IN NI-BASISLEGIERUNGEN 380
6.6.3.1 DER Y-MISCHKRISTALL 380
6.6.3.2 DIE "/-PHASE 381
6.6.3.3 KARBIDE. 392
IMAGE 5
INHALTSVERZEICHNIS XI
6.6.3.4 TCP-PHASEN UND PHASENINSTABILITAETEN 394 6.6.3.5 WEITERE PHASEN
399
6.6.4 WAERMEBEHANDLUNG Y-GEHAERTETER NI-BASISLEGIERUNGEN 401 6.6.4.1
ALLGEMEINES 401
6.6.4.2 AUSGANGSWAERMEBEHANDLUNG 402
6.6.4.3 HEISS-ISOSTATISCHES PRESSEN (HIP) 416
6.6.4.4 REGENERIERENDE WAERMEBEHANDLUNG 418 6.6.5 KORROSIONSEIGENSCHAFTEN
418
6.7 GERICHTET ERSTARRTE SUPERLEGIERUNGEN 420
6.7.1 ALLGEMEINES 420
6.7.2 HERSTELLUNG 421
6.7.2.1 PRINZIP DER GERICHTETEN ERSTARRUNG 421
6.7.2.2 VERFAHRENSPARAMETER UND GEFUEGEFEHLER 424 6.7.3 BESONDERE
EIGENSCHAFTEN GERICHTET ERSTARRTER LEGIERUNGEN.431 6.7.4
REKRISTALLISATION GERICHTET ERSTARRTER BAUTEILE 436 6.8 GERICHTET
REKRISTALLISIERTE DISPERSIONS-SUPERLEGIERUNGEN 439
6.8.1 ALLGEMEINES 439
6.8.2 LEGIERUNGSTYPEN 441
6.8.3 HERSTELLUNG 441
6.8.4 REKRISTALLISATION 443
6.8.5 LEGIERUNGSAUFBAU UND BESONDERE EIGENSCHAFTEN 446 6.8.6
BLECHLEGIERUNGEN 447
6.8.7 KORROSIONS- UND BESCHICHTUNGSVERHALTEN 448
6.9 HOCHSCHMELZENDE LEGIERUNGEN 450
6.9.1 ALLGEMEINES 450
6.9.2 FESTIGKEITSSTEIGERUNG UND LEGIERUNGSAUFBAU 453 6.9.3 AKTUELLE
ENTWICKLUNGEN 453
6.10 INTERMETALLISCHE PHASEN ALS KONSTRUKTIONSWERKSTOFFE 455 6.10.1
ALLGEMEINES 455
6.10.2 KLASSIFIZIERUNG DER INTERMETALLISCHEN PHASEN 456 6.10.3 BESONDERE
EIGENSCHAFTEN DER INTERMETALLISCHEN PHASEN 460 6.10.4 POTENZIELLE
INTERMETALLISCHE KONSTRUKTIONSWERKSTOFFE 462 6.11 EDELMETALLLEGIERUNGEN
469
6.12 VERUNREINIGUNGEN UND REINHEITSGRADVERBESSERUNG 470 6.12.1
ALLGEMEINES 470
6.12.2 EINFLUESSE VON VERUNREINIGUNGEN AUF DIE EIGENSCHAFTEN 471 6.12.3
MASSNAHMEN ZUR REINHEITSGRADVERBESSERUNG 475 6.13 VERGLEICH VON
HOCHTEMPERATURWERKSTOFFEN UND ASPEKTE DER WERKSTOFFWAHL 476
7 HOCHTEMPERATURBESCHICHTUNGEN 485
7.1 HOCHTEMPERATUR-KORROSIONSSCHUTZSCHICHTEN 485
7.1.1 FUNKTION 485
7.1.2 BEANSPRUCHUNGEN UND ANFORDERUNGEN 486
IMAGE 6
XII INHALTSVERZEICHNIS
7.1.3 AUFBRINGVERFAHREN 487
7.1.3.1 CVD-VERFAHREN 489
7.1.3.2 PVD-VERFAHREN 494
7.1.3.3 THERMISCHE SPRITZVERFAHREN 495
7.1.3.4 PLATTIEREN 499
7.1.4 BESCHICHTUNGSARTEN UND EIGENSCHAFTEN 499
7.1.4.1 DIFFUSIONSSCHICHTEN 500
7.1.4.2 AUFLAGESCHICHTEN 502
7.1.5 THERMISCH-MECHANISCHES VERHALTEN BESCHICHTETER BAUTEILE 508
7.1.5.1 WAERMESPANNUNGEN IN WERKSTOFFVERBUNDEN 508 7.1.5.2 PHYSIKALISCHE
UND MECHANISCHE EIGENSCHAFTEN VON BESCHICHTUNGEN 512
7.1.5.3 THERMOZYKLISCHES VERHALTEN 516
7.2 WAERMEDAEMMSCHICHTEN 520
7.2.1 FUNKTION 520
7.2.2 ANFORDERUNGEN 525
7.2.3 AUFBRINGVERFAHREN FUER KERAMIKSCHICHTEN 526
7.2.4 ARTEN UND EIGENSCHAFTEN 526
7.2.4.1 KERAMIKSCHICHTEN 527
7.2.4.2 HAFTSCHICHTEN 532
8 MASSNAHMEN AN BETRIEBSBEANSPRUCHTEN BAUTEILEN 535
8.1 ZUSTANDSBEURTEILUNGEN 535
8.2 REKONDITIONIERUNGSMASSNAHMEN 543
LITERATUR 546
ANHAENGE ANHANG 1 : BERECHNUNG VON VOLUMENANTEILEN DER Y-PHASE 562
ANHANG 2: CHEMISCHE ZUSAMMENSETZUNGEN 566
ANHANG 3: HANDELSNAMEN 573
WERKSTOFFVERZEICHNIS 574
SACHWORTVERZEICHNIS 578 |
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