{"id":2348,"date":"2025-07-21T03:06:45","date_gmt":"2025-07-21T03:06:45","guid":{"rendered":"https:\/\/am-printing.com\/?p=2348"},"modified":"2025-07-18T04:01:13","modified_gmt":"2025-07-18T04:01:13","slug":"rene-125","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/am-printing.com\/de\/rene-125\/","title":{"rendered":"Rene125:Auswahl der HIP-Temperatur f\u00fcr LPBF-Superlegierung Rene125"},"content":{"rendered":"

Rene 125<\/h2>\n\n\n\n

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Die Legierung Rene125 ist eine gerichtet erstarrte Superlegierung auf Nickelbasis mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen, hervorragender Oxidationsbest\u00e4ndigkeit und bemerkenswerter Kriechfestigkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sie sich besonders f\u00fcr Hochtemperaturkomponenten in der Luft- und Raumfahrt, z. B. f\u00fcr Turbinenschaufeln. Die herk\u00f6mmliche Technologie der gerichteten Erstarrung (Directional Solidification, DS) bietet zwar Vorteile bei der Herstellung gro\u00dffl\u00e4chiger gerichteter Kristallstrukturen, ist jedoch kostspielig und komplex. Das Laser-Pulver-Bett-Schmelzen (LPBF) bietet eine Alternative durch Punkt-f\u00fcr-Punkt-Abtastung mit Hochenergielasern und ultrahohe Abk\u00fchlungsraten, wodurch eine \u00e4hnliche Mikrostruktur m\u00f6glich wird.<\/p>\n\n\n\n

Das in dieser Studie verwendete Rene125-Pulver wurde von Truer Technology Co. bereitgestellt. Das Pulver wurde durch Gaszerst\u00e4ubung mit einer Partikelgr\u00f6\u00dfe von 15-53 \u03bcm hergestellt.<\/p>\n\n\n\n

SEM-Bilder von Rene125-Pulver mit PSD 15-53um<\/strong>  <\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
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Experimentelle Methode:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Vor dem LPBF-Verfahren wurden die Pulver 2 Stunden lang in einem Ofen bei 130 \u00b0C getrocknet, um Feuchtigkeit zu entfernen und ihre Flie\u00dff\u00e4higkeit zu verbessern. Alle Proben wurden auf Einkristallsubstraten hergestellt, die mit DS pr\u00e4pariert wurden. Die Schichtdicke (30 \u03bcm), der Abtastabstand (100 \u03bcm) und der Abtastwinkel zwischen den Schichten (67\u00b0) wurden konstant gehalten. Verschiedene Laserleistungen (180\/240\/300\/360 W) und Scangeschwindigkeiten (400\/500\/600\/700\/800\/900 mm\/s) wurden f\u00fcr die Parameteroptimierung ausgew\u00e4hlt, um die beste Kombination zu ermitteln. F\u00fcr die Mikrostrukturierung wurden kubische Proben mit den Abmessungen 8 mm (L\u00e4nge) \u00d7 8 mm (Breite) \u00d7 8 mm (H\u00f6he) und Zugproben mit einer L\u00e4nge von 30 mm parallel zur Baurichtung hergestellt.<\/p>\n\n\n\n

LPBF-Probe und Geb\u00e4uderichtung<\/strong>  <\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
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Das hei\u00df-isostatische Pressen (HIP) wurde bei einem konstanten Druck von 120 MPa unter Argon-Atmosph\u00e4re eingestellt, und drei verschiedene Temperaturen wurden ausgew\u00e4hlt - 1050 \u00b0 C, 1150 \u00b0 C und 1230 \u00b0 C, um die Proben zu behandeln, die jeweils als HIP-1050, HIP-1150 und HIP-1230 gekennzeichnet wurden. W\u00e4hrend der HIP-Behandlung wurde die Erhitzungsrate bei 10\u00b0C\/min gehalten. Nach Erreichen der Zieltemperatur wurde sie 3 Stunden lang isotherm gehalten und dann mit dem Ofen auf Raumtemperatur abgek\u00fchlt.<\/p>\n\n\n\n

Erstarrungsriss:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Erstarrungsrisse der LPBF-Probe von Rene 125<\/strong>  <\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
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In \u00dcbereinstimmung mit fr\u00fcheren Studien \u00fcber LPBF-behandelte Nickelbasis-Superlegierungen bestehen die inneren Risse in der urspr\u00fcnglichen Probe haupts\u00e4chlich aus Erstarrungsrissen. Die mit einer Laserleistung von 360 W und einer Scangeschwindigkeit von 700 mm\/s hergestellte Probe wurde ausgew\u00e4hlt, um den Rissbildungsmechanismus zu untersuchen. Die Mikrostruktur des typischen Erstarrungsrisses weist intergranulare Brucheigenschaften entlang der Dendritengrenze auf. Im Inneren des Risses wurden offensichtliche prim\u00e4re Dendriten- und sekund\u00e4re Dendritenarm-Morphologien beobachtet.<\/p>\n\n\n\n

EPMA-Elementverteilungsbild<\/strong>  <\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
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EPMA-Ergebnisse vergleichen Risse und intakte Bereiche in der N\u00e4he der Rissspitze. Die offensichtliche Entmischung der gel\u00f6sten Elemente (Hf, Ti, Ta) an den Korngrenzen erzeugt die charakteristische glatte Erstarrungsmorphologie des Fl\u00fcssigkeitsfilms. W\u00e4hrend des schnellen Erstarrungsprozesses f\u00fchrt das lokale Schmelzen des niedrigschmelzenden Eutektikums an den Korngrenzen zum Rei\u00dfen des Fl\u00fcssigkeitsfilms unter thermischer Belastung. Nachfolgende thermische Zyklen aus sich \u00fcberlagernden Schmelzepools verst\u00e4rken die Rissausbreitung durch wiederholte Verfl\u00fcssigungs-Erstarrungsprozesse.<\/p>\n\n\n\n

Einfluss der HIP-Temperatur auf die Entwicklung der Mikrostruktur:<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Mikrostruktur bei unterschiedlicher HIP-Temperatur<\/strong>  <\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n
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Die HIP-behandelten Proben wurden alle mit den optimalen Prozessparametern von 300 W\/900 mm\/s hergestellt. Die obige Abbildung zeigt die Mikrostruktur der Rene125-Legierung, die bei 1050\u00b0C, 1150\u00b0C bzw. 1230\u00b0C HIP-behandelt wurde. Auf der Makroebene (300 \u03bcm) weist die 1050\u00b0C-HIP-Probe noch einige nicht verheilte Risse und unregelm\u00e4\u00dfige Poren auf, was darauf hindeutet, dass der diffusionsbedingte Porenbeseitigungsmechanismus bei dieser Temperatur nicht ausreichend aktiviert ist. Wenn die HIP-Temperatur auf 1150 \u00b0C ansteigt, nimmt die Anzahl der Poren deutlich ab, und die verbleibenden Poren sind kugelf\u00f6rmig (Durchmesser <5 \u03bcm), was darauf hindeutet, dass gen\u00fcgend W\u00e4rmeenergie f\u00fcr das plastische Flie\u00dfen und die Diffusionsbindung vorhanden ist. Bei einer HIP-Behandlung bei 1230 \u00b0C erreicht die Probe eine nahezu vollst\u00e4ndige Verdichtung, und die Poren werden vollst\u00e4ndig beseitigt, was darauf hindeutet, dass Massendiffusion und Korngrenzengleiten den Verdichtungsprozess bei hohen Temperaturen dominieren.<\/p>\n\n\n\n

Die 1050\u00b0C-HIP-Probe beh\u00e4lt w\u00e4hrend des LPBF-Prozesses s\u00e4ulenf\u00f6rmige Kornstrukturen bei, obwohl es an den Korngrenzen eine offensichtliche Keimbildung rekristallisierter K\u00f6rner gibt. Die 1150\u00b0C-HIP-Probe zeigt eine deutlichere Rekristallisation und bildet ein zweiphasiges Gef\u00fcge aus gleichachsigen K\u00f6rnern und s\u00e4ulenf\u00f6rmigen Restk\u00f6rnern. Entlang der Korngrenzen sind reichlich wei\u00dfe Ausscheidungen zu beobachten. Nach der HIP-Behandlung bei 1230 \u00b0C erfolgt eine nahezu vollst\u00e4ndige Rekristallisation. Das Mikrogef\u00fcge der HIP-1230-Probe wandelt sich von groben s\u00e4ulenf\u00f6rmigen Kristallen zu gleichachsigen K\u00f6rnern mit geraden Korngrenzen, was mit der beschleunigten Korngrenzenwanderung bei hohen Temperaturen \u00fcbereinstimmt. Die Anzahl der wei\u00dfen Korngrenzenausscheidungen ist im Vergleich zum Zustand bei 1150 \u00b0C deutlich reduziert.<\/p>\n\n\n\n

Schlussfolgerungen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Rissbildung in einer LPBF-behandelten Rene125-Legierung ist haupts\u00e4chlich auf die Konzentration von Korngrenzenspannungen und die Entmischung der eutektischen Phase mit niedrigem Schmelzpunkt im \u00dcberlappungsbereich des Schmelzbades zur\u00fcckzuf\u00fchren. Eine Erh\u00f6hung der Scangeschwindigkeit f\u00f6rdert den \u00dcbergang vom Schl\u00fcssellochmodus zum Leitungsmodus, was das gerichtete Kornwachstum f\u00f6rdert und die Rissbildung mindert.<\/p>\n\n\n\n

Die HIP-Behandlung heilt Risse und Poren, die bei der LPBF entstanden sind, wirksam. Bei einer HIP-Behandlung bei 1230 \u00b0C wird eine nahezu vollst\u00e4ndige Verdichtung erreicht, begleitet von einer vollst\u00e4ndigen Rekristallisation und einer deutlichen Verringerung der Versetzungsdichte.<\/p>\n\n\n\n

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Rene 125 Rene125 alloy is a directionally solidified nickel-based superalloy with excellent high temperature mechanical properties, outstanding oxidation resistance and remarkable creep resistance. These properties make it particularly suitable for high temperature components in aerospace applications, such as turbine blades. Although traditional directional solidification technology (DS) has advantages in preparing large-scale directional crystal structures, it […]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":2349,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[1],"tags":[],"class_list":["post-2348","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-uncategorized"],"blocksy_meta":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2348","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=2348"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2348\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":2357,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/2348\/revisions\/2357"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media\/2349"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=2348"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=2348"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/am-printing.com\/de\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=2348"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}