Metallische Hochtemperaturwerkstoffe und deren mechanisch-technologische Prüfung J. Reiser, M. Rieth, B. Dafferner Metall Symposium, 22. Mai 2012, Zwick, Ulm KIT Universität des Landes Baden-Württemberg und nationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft www.kit.edu
Wer sind wir? Mitarbeiter 8.980 22.552Studierende 373 674 Professoren Millionen Euro Jahresbudget 2 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Materialien jenseits von INCONEL??? Nukleare Fusion (1000 C, 100 bar) Fokussierende Solarthermie Vergasung von Stroh (Pyrolyse, 1200 C, 80 bar) ASDEX upgratde, IPP, Garching oxidgehärtete Stähle (ODS Stahl) Refraktärmetalle 3 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Was sind unsere Werkstoffe? niederaktivierbare Stähle (RAFM 8-10%CrWTaV) ODS Stähle Refraktärmetalle, Wolframlaminate Matrix Y 2 O 3 A. Möslang, R. Lindau, J. Hoffmann, KIT 3 x 4 x 27 mm 3 Kerbschlagbiegeprobe, KLST 4 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Wie ist unsere Arbeitsmethodik? 1. Mechanisches Legieren 2. 3. Synthese Analyse Charakterisierung Elektronenmikroskopie TEM REM FIB, EBSD Metallographie Zugversuch Kriechen Kerbschlagbiegevers. Herstellung von Wolframlaminaten 2 µm 2 µm 5 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Unsere Prüfgeräte Universalprüfmaschinen Zwick30 mit Ofen von Maytec, bis 1200 C Zwick100 mit Ofen von Maytec, bis 1400 C Kerbschlagbiegeanlagen Pendelschlagwerk, ISO-V Pendelschlagwerk, KLST, -190 C - 500 C, in Atmosphäre Fallwerk, KLST, bis 1100 C, in Vakuum Kriechanlagen 30 Prüfstände, bis 750 C, in Atmosphäre 20 Prüfstände, bis 800 C, in Vakuum 1 Prüfstand, bis 1300 C, in Vakuum 6 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Kriechen, bis 750 C, in Atmosphäre 7 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Kriechen, bis 750 C, in Atmosphäre 8 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Kriechen, bis 750 C, in Atmosphäre 9 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Kriechen, bis 750 C, in Atmosphäre 10 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Kriechen, bis 750 C, in Atmosphäre 11 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Kriechen, bis 750 C, in Atmosphäre 12 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Kriechen, bis 750 C, in Atmosphäre Kriechen Fatigue + Kriechen σ = 180 MPa Bruch nach: 136 h ε = 0.6 %, N= 5050 σ = 180 MPa Bruch nach: 14,5 h 10 µm 10 µm C. Vorpahl, A. Möslang, M. Rieth, J. Nucl. Mater. 417 (2011) 16. 13 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Kerbschlagbiegeversuche, bis 1100 C, in Vakuum Videos: Fallwerk.wmv HT-Charpy-Facility.wmv 3 x 4 x 27 mm 3 Kerbschlagbiegeprobe, KLST 14 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Wie kann man Wolfram duktilisieren?? 10 mm KLST type 3 x 4 x 27 mm 3 15 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Wie kann man Wolfram duktilisieren? 50µm 16 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Wie kann man Wolfram duktilisieren? Stab AgCu, 780 C Cu, 1085 C Ti, 1670 C Zr, 1855 C 15 mm 200 µm 17 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Wie kann man Wolfram duktilisieren? Kerbschlagbeigeversuche bei 300 C Rohr aus Stabmaterial Rohr aus Folie 10 mm 5 mm 18 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Wie kann man Wolfram duktilisieren? austenitischer Stahl Wolframrohr aus Folie 10 mm In Zusammenarbeit mit T. Huber, A. Zabernig; Plansee SE 19 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Was kann man mit einer Zwick100 alles machen? 20 mm 20 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Was kann man mit einer Zwick100 alles machen? H S : Aktivierungsenergie der Versetzungsgleitung H kp kp : Bildungsenergie eines Kinkenpaares H d : Aktivierungsenthalpie der Versetzungsmobiltät Zugversuch σ ε 1 ε 2 > ε 1 ε A. Seeger Biegeversuch sxx H BDT : Aktivierungsenergie des Spröd-duktil-Übergangs Nachweis des Folieneffekts Versetzungsannihilation Simulation: Parameteridentifizierung Biegeversuch Arrhenius plot Zugversuch Quellen und Mechanismen von Plastizität: Mehrfachgleiten, Korngrenzenrotation usw. 21 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe
Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Die Autoren bedanken sich bei: Plansee Metall GmbH, University of Oxford und unseren Kollegen vom IAM (KIT). jens.reiser@kit.edu 22 11.05.2012 Jens Reiser, Metallische Hochtemperaturwerkstoffe