Nickellegierungen

DIE SUCHE NACH NÜTZLICHEN NEUEN LEGIERUNGEN

In der Vergangenheit war die Entwicklung einer neuen Metalllegierung ein kostspieliger, ineffizienter und zeitaufwändiger Prozess, bei dem viel experimentiert wurde. Auf der Basis vorhandener metallurgischer Kenntnisse werden neue Legierungszusammensetzungen formuliert und Formgebungs- und Wärmebehandlungsverfahren bestimmt, um bessere Eigenschaften als bei etablierten Legierungen zu erhalten. Für eine weitere Verfeinerung dieser Eigenschaften wird eine Serie von Wärmebehandlungen geschmolzen und getestet. Vor ca. 20 Jahren wurde die integrierte rechnergestützte Werkstofftechnik bzw. Integrated Computational Materials Engineering (ICME) entwickelt, um von physischen Experimenten auf virtuelle Simulationen überzugehen. Questek Innovations hat diese Methodik zur Entwicklung mehrerer nickelhaltiger Legierungen mit verbesserten Eigenschaften angewandt.

Ferrium hebt ab

Questek entwickelte Ferrium S53, eine nickelhaltige, korrosionsbeständige Stahlgüte hoher Festigkeit. Dabei handelte es sich um das erste im ICME-Verfahren entwickelte Material, das gemäß Aerospace Material Specification (AMS) und Metallic Materials Properties Development and Standardisation (MMPDS) qualifiziert wurde und als sicherheitskritisches Fahrwerk am Trainingsjet T-38 der US Air Force im Flugbetrieb eingesetzt wird. Ferrium S53 ist ein Stahl von ultrahoher Festigkeit für strukturelle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt sowie in anderen Bereichen, bei denen in der Regel AISI 4340 verwendet wird. Ferrium S53 weist mit diesen Legierungen vergleichbare mechanische Eigenschaften auf, bietet aber den zusätzlichen Vorteil der atmosphärischen Korrosionsbeständigkeit, wodurch Cadmium-Beschichtungen unnötig werden. Eine weitere Entwicklung ist das nickelhaltige Ferrium C64, eine Alternative zu Hochleistungs-Getriebestählen wie AISI 9310. Es bietet ultrahohe Festigkeit und hohe Bruchzähigkeit sowie eine hervorragende Ermüdungs- und Hitzebeständigkeit. Eingesetzt wird es in kritischen Luft- und Raumfahrt- sowie AutomobilAnwendungen wie den Getrieben von Drehflüglern und Rennwagen sowie in Anwendungen im Energiesektor. Die ICME-Methode ermöglicht eine schnellere Entwicklung nickelhaltiger Multi-Legierungen für kritische Anwendungsbereiche.

Typische Zusammensetzung UNS C Cr Ni Co Mo W A Si Mn Cu Fe

Ferrium S53 S10500 0,21 10,0 5,5 14,0 2,0 1,0 0,30 - - - Rest Ferrium C64 K92731 0,11 3,5 7,5 16,3 1,75 0,2 0,02 - Rest 4340 G43400 0,40 0,8 1,8 - 0,25 - - 0,2 0,7 - Rest 9310 G93106 0,10 1,2 3,2 - 0,11 - - 0,2 0,55 - Rest Nickelhaltiges Ferrium 64 mit ultrahoher Festigkeit und hoher Bruchzähigkeit wird in Getriebebauteilen eingesetzt.