Maier, G: Mikrostruktur, Verformung und Lebensdauer der Legi

Die vorliegende Arbeit liefert einen Beitrag zum verbesserten Werkstoffverständnis der Nickellegierung Alloy 617B. Weiterhin wird ein Konzept zur Bewertung thermozyklisch belasteter Kraftwerkskomponenten mit der Finite-Elemente-Methode vorgestellt. Das Konzept besteht aus einem zeit- und temperaturabhängig formulierten Deformationsmodell und einem auf Risswachstum basierten Lebensdauermodell, welche für die Anwendung in Finite-Elemente-Programmen verfügbar gemacht werden. Die Werkstoffmodelle können die mikrostrukturellen Veränderungen infolge thermischer und thermisch-mechanischer Belastung abbilden, so dass die Verformung und Lebensdauer der Legierung Alloy 617B unabhängig von Materialzustand und Belastung mit einem einheitlichen Parametersatz beschreibbar sind. Die Modellbildung und Anpassung der Modellparameter erfolgt auf Basis metallographischer, mechanischer und fraktographischer Untersuchungen an unterschiedlichen Werkstoffzuständen.In metallographischen Untersuchungen werden die Ausscheidungsphasen von Alloy 617B in verschiedenen Ausgangszuständen sowie die Veränderungen der Mikrostruktur infolge thermischer oder thermisch-mechanischer Belastung charakterisiert. Proben, die vor dem Versuch im lösungsgeglühten Ausgangszustand vorliegen, weisen bei Temperaturen um 700 °C nach kurzer Zeit Ausscheidungen feinster M23C6-Karbide auf. Die Bildung dieser feinsten Ausscheidungen wird durch eine vorgelagerte Stabilglühung verhindert. Ausscheidungen der ?'-Phase bilden sich erst nach vergleichsweise langen Belastungszeiten. Auf Basis der Ergebnisse der metallographischen Untersuchungen und einer ausführlichen Literaturrecherche zur Mikrostruktur und Phasenstabilität der Legierung Alloy 617 wird ein neues Zeit-Temperatur-Ausscheidungs-Diagramm vorgestellt.Durch mechanische Untersuchungen (Zugversuche, isotherme und thermozyklische (Kriech-) Ermüdungsversuche und Kriechversuche) werden Erkenntnisse zur Wechselwirkung zwischen Mikrostruktur und Verformung der Legierung