Atomistische Simulationen grundlegender Versetzungsprozesse in Ni-Basis-Superlegierungen

Themenbereich:
Modellierung & Simulation

 

Verantwortlicher Mitarbeiter:

Prof. Dr.-Ing. Erik Bitzek (Privatdozent)
Dr.-Ing. Duancheng Ma
Frédéric Houllé
Dr. Hao Lyu



Nickelbasis-Superlegierungen weisen außergewöhnliche mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen auf und sind Schlüsselmaterialien für Turbinenschaufeln in Strahltriebwerken und Gasturbinen. Da die mechanischen Eigenschaften dieser Superlegierungen stark von der Mikrostruktur abhängen, spielen die Wechselwirkungen von Versetzungen in den γ-Kanälen mit den γ‘-Ausscheidungen eine wichtige Rolle bei der herausragenden Festigkeit dieser Legierungen bei hohen Temperaturen.

Im mehrskaligen Modellierungsrahmen des kollaborativen Forschungszentrums SFB/Transregio 103 „Vom Atom zur Turbinenschaufel“, untersuchen wir atomistische Simulationen, um die Prozesse bei Versetzungsgetragener Hochtemperaturverformung von Superlegierungen mit γ/γ‘-Mikrostruktur zu untersuchen. Dazu berechnen wir die Struktur und Eigenschaften der relevanten Defekte wie Versetzungen, Stapelfehler und γ/γ‘-Grenzflächen und simulieren die Wechselwirkung zwischen diesen Defekten.

Zugehöriges Video:

Das folgende Video zeigt die Generierung einer atomistischen Simulation auf Basis von Daten der Atomsonden-Tomographie und die Ergebnisse molekularer Dynamiksimulationen eines Zugversuchs mit ein und zwei zusätzlichen Kanalversetzungen.

Zugehörige Veröffentlichungen:

  • A. Kirchmayer, H. Lyu, M. Pröbstle, F Houllé, A. Förner, D. Huenert, M. Göken, P.J. Felfer, E. Bitzek, S. Neumeier [2020], „Combining Experiments and Atom Probe Tomography‐Informed Simulations on γ′ Precipitation Strengthening in the Polycrystalline Ni‐Base Superalloy A718Plus“, Advanced Engineering Materials 2000149 Link to paper
  • J.J. Möller, M. Mrovec, I. Bleskov, J. Neugebauer, T. Hammerschmidt, R. Drautz, C. Elsässer, T. Hickel, E. Bitzek [2018], „{110} planar faults in strained bcc metals: Origins and implications of a commonly observed artifact of classical potentials“, Physical Review Materials 2 093606 Link to paper
  • F. Houllé, F. Walsh, A. Prakash, E. Bitzek [2018], „Atomistic Simulations of Compression Tests on γ-Precipitate Containing Ni3Al Nanocubes“, Metallurgical and Materials Transactions A 49 4158–4166 Link to paper
  • A. Prakash, E. Bitzek [2017], „Idealized vs. Realistic Microstructures: An Atomistic Simulation Case Study on γ/γ′ Microstructures“, Materials 10 88 Link to paper
  • A. Prakash, M. Hummel, S. Schmauder, E. Bitzek [2016], „Nanosculpt: A methodology for generating complex realistic configurations for atomistic simulations“, MethodsX 3 219-230 Link to paper
  • A. Prakash, J. Guénolé, J. Wang, J. Müller, E. Spiecker, M.J. Mills, I. Povstugar, P. Choi, D. Raabe, E. Bitzek [2015], „Atom probe informed simulations of dislocation–precipitate interactions reveal the importance of local interface curvature“, Acta Materialia 92 33-45 Link to paper
    Press Coverage
    –> Featured in a report in the June issue of the journal Chemie in unserer Zeit. The report can be accessed in its entirety here
    –> Featured in a report in the August edition of the MRS (Materials Research Society) Bulletin. The report can be accessed in its entirety here.
    –> This paper is also among the 25 hottest papers of the journal for the period April-June 2015.
  • J. Amodeo, C. Begau, E. Bitzek [2014], Atomistic Simulations of Compression Tests on Ni3Al Nanocubes, Mater. Res. Lett. 2 140-145 Link to paper