Einkristalline Reparatur von rissähnlichen Strukturen auf einkristallinen Hochdruck Deckbändern
5. Symposium Materialtechnik
23.-24. Februar
Clausthal-Zellerfeld, Clausthaler Zentrum für Materialtechnik
2023
Type: Konferenzbeitrag
Abstract
Im Betrieb von zivilen Flugzeugtriebwerken erfahren einkristalline Bauteile der Hochdruckturbine (HDT) Belastungen sowohl chemischer Art, in Form der Oxidation und Korrosion, thermischer Art in Form der hohen Betriebstemperaturen und damit verbunden thermomechanischer Art in Form von Kriecherscheinungen und Ermüdungsrissen. Die untersuchten einkristallinen Deckbänder aus dem Bereich der Hochdruckturbine bestehen aus einer Nickelbasis Superlegierung. Mit den konventionellen Reparaturverfahren können unter Verwendung von Nickelbasis Lotwerkstoffen und anschließenden mehrstufigen Wärmebehandlungsverfahren die entstandenen Risse repariert werden. Es resultiert eine zum Grundmaterial abweichende polykristalline Reparaturzone, die im weiteren Einsatz zur Beeinträchtigung der Standzeit führt.
Im Rahmen dieser Arbeit wird die einkristalline Reparatur von Riss Strukturen untersucht. Hierfür kommt das pulverbasierte Laserauftragschweißverfahren zum Einsatz. In vorausgehenden Arbeiten konnte ein Zweischritt Verfahrensansatz zur Bildung von gerichtet erstarrten einkristallinen Mikrostrukturen entwickelt und erstmalig auf HDT-Turbinenlaufschaufelspitzen angewandt werden, die aus dem Flugbetrieb stammen. Zur Erprobung des Verfahrens werden in dieser Arbeit mittels einem Laserabtragverfahren rissähnliche Strukturen auf die Bauteile aufgebracht. Für die Reparatur der generierten Riss Strukturen kommt ein artgleicher Pulverwerkstoff zur Verwendung. Risstiefen bis 300 µm können mit diesem Verfahren verschlossen werden. Es resultiert eine gerichtet erstarrte und einkristalline Gefügestruktur in der Reparaturzone. Gleichzeitig können die Verfahrensgrenzen und signifikanten Einflussgrößen aufgezeigt werden.