Superlegierungen auf Nickelgrundlage
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| ...about 54% of the total weight of Pratt & Whitney's PW4000 engine is attributable to the
nickel-base superalloy |
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Nickel Magazine, Sept. 01 -- Zwei der größten Hersteller von Flugzeugmotoren der U.S.A., Pratt & Whitney
und GE Aircraft Engines, unterstützen ein auf 5 Jahre anberaumtes branchenweites Forschungsvorhaben. Dieses
teilweise von der Regierung finanzierte Projekt wurde ins Leben gerufen, um die Temperaturkapazität von
Superlegierungen auf Nickelgrundlage zu verbessern.
Die heute in der Luftfahrtindustrie am häufigsten eingesetzte Superlegierung ist N07718 (Legierung 718), eine Legierung mit einem Nickelgehalt von 52%. Bei GE Aircraft Engines wird sie für die Herstellung von kritischen rotierenden Teilen, Airfoils, Stützvorrichtungen und Druckgefäßen verwendet, wie Robert Schafrik, der Geschäftsführer des in Cincinnati im U.S.-Bundesstaat Ohio ansässigen Unternehmens erklärt.
So entfällt auf N07718 beispielsweise ein Anteil von 34% des Gesamtgewichts des von GE Aircraft Engines hergestellten Flugzeugmotors CF6, und aus N07718 bestanden auch 56% aller im Jahr 2000 von demselben Unternehmen hergestellten rotierenden und tragenden Schmiedeteile.
N07718 ist seit ihrer Einführung im Jahr 1963 die bevorzugte Legierung der Luftfahrtsindustrie. Zu ihren wichtigsten Vorteilen zählen eine günstige Präzipitationskinetik, verbesserte Schweißbarkeit und Gusseigenschaften, geringe Kosten und einfache Herstellung.
Einen ähnlichen Bericht präsentierte auch Daniel Paulonis von Pratt & Whitney anlässlich des fünften internationalen Symposiums über die Superlegierungen 718, 625 und 706, das vom 17. - 20. Juni 2001 in Pittsburgh stattfand. Auf N07718 entfällt ein Anteil von 57% (oder 760 Kilogramm) des Gesamtgewichts des von Pratt & Whitney hergestellten Motors PW4000.
Die Konstrukteure möchten jedoch die Effizienz von Kompressor und Turbine durch höhere Betriebstemperaturen steigern. Deshalb müssen, wenn diese Legierung auf Nickelgrundlage ihre führende Marktposition beibehalten soll, ihre Temperaturkapazität und ihr zeitabhängiges Bruchverhalten verbessert werden. So wurden zahlreiche Versuche unternommen, dieses Ziel durch die Beigabe von Kobalt und Tantal zu erreichen, von denen bisher jedoch noch keiner in vollem Umfang den gewünschten Erfolg gebracht hat.
"Die Entwicklung eines für höhere Temperaturen geeigneten Gegenstücks zur Legierung 718 hat sich als schwierige Aufgabe erwiesen", erklärt Schafrik.
Sowohl er als auch Paulonis vertreten die Ansicht, dass zur Herstellung einer besseren
Hochtemperaturlegierung verschiedene Bedingungen erfüllt werden müssen. Dazu gehören die effiziente
Verwendung zunehmend komplexerer Werkzeuge zur Werkstoff- und Verfahrensmodellierung, gute physische Modelle
sowie die Kontrolle des zeitabhängigen Risswachstums.
Foto: PRATT & WHITNEY
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