Schädigungsmechanismen in PKW-Turbinengehäusen und Anpassung des Gussgefüges im GX40NiCrSiNb38-19 zu deren Vermeidung:
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Freiberg
Technische Universität Bergakademie Freiberg
2023
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INHALTSVERZEICHNIS
INHALTSVERZEICHNIS
.
III
DANKSAGUNG.
VI
ZUSAMMENFASSUNG
.
VII
ABSTRACT
.
VIII
VERSICHERUNG
.
IX
TABELLENVERZEICHNIS
.
X
ABBILDUNGSVERZEICHNIS
.
XIII
ABKUERZUNGSVERZEICHNIS
.
XX
FORMELVERZEICHNIS
.
XXII
1.
EINLEITUNG
UND
MOTIVATION
.
1
1.1
PROBLEMSTELLUNG
.
2
1.2
WEITERHIN
ETABLIERTE
POTENZIALE
VON
TURBOLADERN
.
2
1.3
ZIELE
DER
VORLIEGENDEN
ARBEIT
.
3
2.
LITERATUR
.
5
2.1
BELASTUNG
IM
ANWENDUNGSFALL
TURBOLADER
.
5
2.1.1
AUSFALLGRUENDE.
5
2.1.2
WAERMEHAUSHALT
UND
SPANNUNGSAUFBAU
IM
TURBINENGEHAEUSE
.
6
2.1.3
CFD-SIMULATION
VON
TURBINENGEHAEUSEN
.
6
2.2
OXIDATION,
KORROSION
UND
SULFIDATION.
7
2.2.1
HEISSGASKORROSION
.
9
2.2.2
AUSWIRKUNG
DER
OXIDATION
UND
KORROSION
AUF
DIE
MECHANISCHEN
EIGENSCHAFTEN.
10
2.3
BRUCHMECHANISCHE
GRUNDLAGEN.
11
2.3.1
MECHANISCHE
EIGENSCHAFTEN
UND
RISSAUSBREITUNG
BEI
ZUGBEANSPRUCHUNG
.
12
2.3.2
MECHANISCHE
EIGENSCHAFTEN
UND
RISSAUSBREITUNG
BEI
KRIECHSCHAEDIGUNG.
12
2.3.3
MECHANISCHE
EIGENSCHAFTEN
BEI
ZYKLISCHER
BEANSPRUCHUNG
.
14
2.4
MIKROSTRUKTUR
UND
MIKROSTRUKTURELLER
EINFLUSS
AUF
DIE
EIGENSCHAFTEN
VON
HOCHLEGIERTEN
STAEHLEN
UND
NICKEL-BASIS-SUPERLEGIERUNGEN.
20
2.4.1
KARBIDE
UND
EINFLUSS
DER
KARBIDFORM
.
20
2.4.2
EINFLUSS
DER
KORNGROESSE
UND
KORNFEINUNG
.
27
2.5
ZUSAMMENFASSUNG
DER
EINFLUESSE
AUF
DIE
LEBENSDAUER
VON
HITZEBESTAENDIGEN
LEGIERUNGEN
.
30
3.
PLANUNG,
VORUNTERSUCHUNGEN
UND
VERSUCHSDURCHFUEHRUNG
.
32
3.1
MOEGLICHE
HERANGEHENSWEISEN
UND
VERSUCHSGESTALTUNG
.
32
3.2
VORUNTERSUCHUNGEN
ZU
SCHAEDIGUNGEN
IN
PKW-TURBINENGEHAEUSEN
.
34
3.2.1
RISSEINLEITUNG
UND
RISSFORTSCHRITT
.
35
3.2.2
KORROSIONS
UND
OXIDATIONSSCHAEDIGUNG
VON
ABGASKOMPONENTEN
.
40
3.2.3
PARTIKELSCHAEDIGUNG
.
42
3.3
ZIELSTELLUNG
UND
LOESUNGSANSAETZE
.
43
3.4
PROBENFERTIGUNG
UND
UNTERSUCHUNGSMETHODEN
.
44
3.4.1
VERSUCHSNOMENKLATUR
UND
FORMHERSTELLUNG
.
44
3.4.2
SCHMELZREIHENFOLGE,
ABGUSSBEDINGUNGEN
UND
CHEMISCHE
ANALYSEN
.
44
3.4.3
UNTERSUCHUNG
DER
MECHANISCHEN,
PHYSIKALISCHEN
UND
CHEMISCHEN
EIGENSCHAFTEN
.
45
3.4.4
UNTERSUCHUNGSMETHODEN
ZUR
ERMITTLUNG
DES
EINFLUSSES
VON
SUBSTRATEN
AUF
DEN
HOCHLEGIERTEN
STAHL
1.4849
.
49
3.4.5
GEFUEGEUNTERSUCHUNGEN
UND
OXIDSCHICHTANALYSEN
.
52
4.
ERGEBNISSE
UND
DISKUSSION
DER
WIRKSAMKEIT
VON
FREMDSUBSTRATEN
.
56
4.1
EINSATZ
VON
FREMDSUBSTRATEN
ZUR
FORMAENDERUNG
VON
M(C,N)-KARBIDEN.
56
4.1.1
AUSWIRKUNG
EINER
DESOXIDATION
MIT
REIN-ALUMINIUM
.
56
4.1.2
AUSWAHL
GEEIGNETER
SUBSTRATE
.
56
4.1.3
AUSWAHL
DER
GEEIGNETEN
ZUGABEMENGE
DES
SUBSTRATS
.
58
4.1.4
ERMITTLUNG
VON
PROBENGEOMETRIE
UND
FILTRATIONSEINFLUESSEN
AUF
DIE
KARBIDFORM
.
59
4.1.5
OPTIMIERUNG
DER
CHEMISCHEN
ZUSAMMENSETZUNG
DER
LEGIERUNG
.
62
4.1.6
ERMITTLUNG
DES
ABKLINGVERHALTENS
DES
BEHANDLUNGSMITTELS
.
63
4.1.7
UNTERSUCHUNG
DES
EINFLUSSES
DES
AL-TI-VERHAELTNISSES
.
63
4.2
ZUSAMMENFASSUNG
DER
BEOBACHTETEN
EINFLUESSE
AUF
DIE
ERGEBNISSE
DER
THERMISCHEN
ANALYSE
UND
DIE
DIFFERENTIALTHERMOANALYSE
.
64
4.3
NACHWEIS
DER
OXIDISCHEN
SUBSTRATE
UND
WEITERER
GEFUEGEBESTANDTEILE
.
67
4.4
KORNFEINENDE
WIRKUNG
DER
BEHANDLUNG
BEIM
HOCHLEGIERTEN
STAHL
1.4849
.
69
4.5
KRISTALLOGRAPHISCHE
BETRACHTUNGEN
.
70
4.5.1
SUBSTRATE
UND
KEIMBILDUNG
DER
M(C,N)-KARBIDE.
71
4.5.2
SUBSTRATE
UND
KEIMBILDUNG
DES
GRUNDGEFUEGES.
73
4.6
DETAILIERTE
BESCHREIBUNG
DER
KRISTALLISATIONSREIHENFOLGE
.
73
5.
ERGEBNISSE
UND
DISKUSSION
DER
WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN
.
75
5.1
PHYSIKALISCHE
WERKSTOFFEIGENSCHAFTEN
.
75
5.1.1
WAERMEAUSDEHNUNG,
WAERMELEITFAEHIGKEIT
UND
WAERMEKAPAZITAET
.
75
5.1.2
GEFUEGE
UND
GEFUEGESTABILITAET
.
75
5.2
CHEMISCHE
EIGENSCHAFTEN
.
78
5.2.1
ERMITTLUNG
DER
ZUNDERBESTAENDIGKEIT
VON
GUSSOBERFLAECHEN
UND
BEARBEITETEN
OBERFLAECHEN.
78
5.2.2
KAVITAETENBILDUNG
.
80
5.3
MECHANISCHE
EIGENSCHAFTEN
.
81
5.3.1
HAERTE
.
81
5.3.2
EINFLUSS
DER
KARBIDFORM
UND
KORNGROESSE
AUF
DIE
MECHANISCHEN
KENNWERTE
DER
ZUGVERSUCHE
.
82
5.3.3
ABSCHAETZUNG
DER
KRIECHEIGENSCHAFTEN
IN
ABHAENGIGKEIT
VON
DER
KARBIDFORM
UND
KORNGROESSE
.
84
5.3.4
ABSCHAETZUNG
DES
EINFLUSSES
DER
KARBIDFORM
UND
KORNGROESSE
AUF
DIE
ZYKLISCH
MECHANISCHEN
EIGENSCHAFTEN.
86
6.
ZUSAMMENFASSUNG
UND
AUSBLICK
.
97
6.1
ZUSAMMENFASSUNG
DER
ERKENNTNISSE
DER
VORLIEGENDEN
ARBEIT
.
97
6.1.1
EINFLUSSFAKTOREN
AUF
DIE
LEBENSDAUER
VON
TURBINENGEHAEUSEN
.
97
6.1.2
KEIMWIRKSAME
SUBSTRATE
BEI
HOCHLEGIERTEN
STAEHLEN
.
97
6.1.3
EINFLUSS
DER
KARBIDFORM
UND
KORNGROESSE
AUF
DIE
EIGENSCHAFTEN
DES
HOCHLEGIERTEN
STAHLES
1.4849
.
98
6.2
VERBINDUNG
DER
ERKENNTNISSE
DER
LABORVERSUCHE
MIT
DEN
SCHADENSFALLANALYSEN
-
RELEVANZ
DER
ERGEBNISSE
FUER
DIE
PRAXIS
.
99
6.3
AUSBLICK
.
100
QUELLENVERZEICHNIS
.
101
A.
ANHANG
ABBILDUNGEN.
121
B.
ANHANG
TABELLEN
.
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