In der DE 23 33 775 B2 ist ein Verfahren zur Wärmebehandlung einer Nickellegierung beschrieben. Die Nickellegierung be- steht aus bis zu 0,3 % Kohlenstoff, 11-15 % Chrom, 8-12 % Ko- balt, 1-2,5 % Molybdän, 3-10 % Wolfram, 3,5-10 % Tantal, 3,5- 4,5 % Titan, 3-4 % Aluminium, 0,005-0,025 % Bor, 0,05-0,4 % Zirkon und den Rest Nickel. Weiterhin sind 0,01-3 % Hafnium zusätzlich in der Legierung enthalten, wobei durch eine ge- eignete Wärmebehandlung eine blockartige Carbid-Ausbildung und eine feindisperse Ausscheidung einer Ni3 (Al, Ti)-Phase.

Ein Zusatz von Rhenium oder Ruthenium wird nicht angespro- chen.

Die US-PS-5,611,670 offenbart eine Laufschaufel für eine Gas- turbine. Die Laufschaufel weist einen einkristallinen Platt- formbereich und ein einkristallines Schaufelblatt auf. Ein Befestigungsbereich der Schaufel ist mit einer gerichtet er- starrten Struktur ausgeführt. Die Schaufel ist aus einer Su- perlegierung gegossen, die in Gewichtsprozent folgende Zusam- mensetzung aufweist : bis zu 0,2 % Kohlenstoff, 5-14 % Chrom, 4-7 % Aluminium, 2-15 % Wolfram, 0,5-5 % Titan, bis zu 3 % Ni- ob, bis zu 6 % Molybdän, bis zu 12 % Tantal, bis zu 10,5 % Kobalt, bis zu 2 % Hafnium, bis zu 4 % Rhenium, bis 0,035 % Bor, bis zu 0,035 % Zirkon und den Rest Nickel. Diese weiten Bereichsangaben dienen der Angabe von Legierungszusammenset- zungen, die grundsätzlich für die vorgeschlagene Gasturbinen- schaufel geeignet sind, zeigen aber keinen hinsichtlich einer besonderen Oxidations-und Korrosionsbeständigkeit oder Fes- tigkeit geeigneten Zusammensetzungsbereich auf.

In der EP 0 297 785 Bl ist eine Nickel-Basis-Superlegierung für Einkristalle offenbart. Die Superlegierung weist in Ge- wichtsprozent folgende Zusammensetzung auf : 6-15 % Chrom, 5- 12 % Wolfram, 0,01-4 % Rhenium, 3-9 % Tantal, 0,5-2 % Titan, 4-7 % Aluminium und optional 0,5-3 % Molybdän. Mit dieser Su- perlegierung wird sowohl eine Hochtemperaturrißfestigkeit als auch eine Korrosionsbeständigkeit erreicht. Um die Korrosi- onsbeständigkeit nicht zu beeinträchtigen, darf der Titange- halt zwei Gewichtsprozent nicht überschreiten.

In der US-PS-5,122,206 ist eine Nickel-Basis-Superlegierung angegeben, die eine besonders schmale Koexistenzzone für die feste und flüssige Phase aufweist und damit besonders für ei- nen Einkristallgießprozeß geeignet ist. Die Legierung weist in Gewichtsprozent folgende Zusammensetzung auf : 10-30 % Chrom, 0,1-5 % Niob, 0,1-8 % Titan, 0,1-8 % Aluminium, 0,05- 0,5 % Kupfer oder statt Kupfer 0,1-3 % Tantal, wobei im erst- genannten Fall optional auch Hafnium oder Rhenium mit einem Gehalt von 0,05-3 % vorhanden sein kann und im zweiten Fall auch statt Rhenium oder Hafnium 0,05-0,5 % Kupfer. Weiterhin können optional 0,05-3 % Molybdän oder Wolfram vorgesehen sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Bauteil aus ei- ner Nickel-Basis-Superlegierung anzugeben, das besonders günstige Eigenschaften hinsichtlich einer Hochtemperaturfes- tigkeit, Oxidations-und Korrosionsbeständigkeit und Stabili- tät gegen duktilitätsmindernde Bildung intermetallischer Pha- sen aufweist. Weitere Aufgabe der Erfindung ist die Angabe eines Herstellungsverfahrens für ein solches Bauteil.

Erfindungsgemäß wird die auf ein Bauteil gerichtete Aufgabe gelöst durch Angabe eines hochtemperaturbeständigen Bauteils aus einer Nickel-Basis-Superlegierung, deren Zusammensetzung folgende Elemente in Gewichtsprozent umfaßt :

11-13 % Chrom, 3-5 % Wolfram, 0,5-2,5 % Molybdän, 3-5 % Aluminium, 3-5 % Titan, 3-7 % Tantal, 1-5 % Rhenium, Rest Nickel und Verunreinigungen.

Die Superlegierung des angegebenen Bauteils ist in ihrer Zu- sammensetzung erstmalig so spezifiziert, daß für das Bauteil besonders günstige Eigenschaften hinsichtlich seiner Hochtem- peraturfestigkeit, seiner Oxidations-und Korrosionsbestän- digkeit und hinsichtlich einer Stabilität gegen die Bildung duktilitätsmindernder intermetallischer Phasen besteht. Über umfangreiche Versuche, die der Erfindung vorausgingen, konnte die angegebene spezielle Zusammensetzung ermittelt werden, mit der die gewünschten, oben genannten Eigenschaften in ü- berraschend hohem Maße erfüllt werden. Insbesondere geht die Erfindung dabei von einer chromreichen Superlegierung aus, die eine erhöhte Festigkeit durch den Zusatz von Rhenium er- hält. Die durch Rhenium geförderte Bildung versprödender in- termetallischer Phasen wird durch die subtil ausbalancierte Zusammensetzung mit den anderen Elementen kontrolliert.

Vorzugsweise beträgt der Rheniumgehalt mindestens zwei Ge- wichtsprozent.

Bevorzugt enthält die Super-Legierung Ruthenium. Durch die Zugabe von Ruthenium kann insbesondere die Tendenz zur Aus- bildung versprödender intermetallischer Phasen weiter verrin- gert werden. Gerade bei einem Rheniumgehalt oberhalb von zwei Gewichtsprozent erweist sich die Zugabe von Ruthenium als günstig. Vorzugsweise ist dabei der maximale Rutheniumgehalt drei Gewichtsprozent und der minimale Rutheniumgehalt 0,1 Ge- wichtsprozent Gewichtsprozent.

Bevorzugtermaßen liegt der Kobaltgehalt der Superlegierung bei bis zu 12 Gewichtsprozent.

Vorzugsweise enthält die Superlegierung höchstens ein Ge- wichtsprozent Niob.

Bevorzugtermaßen ist in der Superlegierung optional mindes- tens eines der folgenden Elemente enthalten : 0-2 Gew.-% Hafnium, 0-1 Gew.-% Zirkon, 0-0,05 Gew.-% Bor, 0-0,2 Gew.-% Kohlenstoff.

Erfindungsgemäß wird die auf ein Bauteil gerichtete Aufgabe ebenso gelöst durch Angabe eines hochtemperaturbeständigen Bauteils aus einer Nickel-Basis-Superlegierung, deren Zusam- mensetzung folgende Elemente in Gewichtsprozent umfaßt : 11-13 % Chrom, 3-5 % Wolfram, 0,5-2,5 % Molybdän, 3-5 % Aluminium, 3-5 % Titan, 3-7 % Tantal, 0,1-5 % Ruthenium, Rest Nickel und Verunreinigungen.

Die Vorteile für ein solches Bauteil ergeben sich entspre- chend den obigen Ausführungen zu den Vorteilen des Rhenium aufweisenden Bauteils. Überraschenderweise läßt sich auch durch Zugabe von Ruthenium und ohne einen Rheniumgehalt eine besonders hohe Hochtemperaturfestigkeit erreichen, wobei in der angegebenen Zusammensetzung gleichzeitig die Oxidations- /Korrosionsbeständigkeit ebenfalls hoch ist.

Bevorzugtermaßen ist der Kobaltgehalt der Superlegierung ge- ringer als 12 Gewichtsprozent, während der Niobgehalt bei höchstens einem Gewichtsprozent liegt. Vorzugsweise sind in der Superlegierung 0-2 Gewichtsprozent Hafnium und/oder 0-1 Gewichtsprozent Zirkon und/oder 0-0,05 Gewichtsprozent Bor und/oder 0-0,2 Gewichtsprozent Kohlenstoff enthalten.

Vorzugsweise weist das Bauteil eine gerichtet erstarrte Korn- struktur auf. In einer solchen gerichtet erstarrten Struktur sind die Korngrenzen im wesentlichen entlang einer Achse aus- gerichtet. Damit ergibt sich eine besonders hohe Festigkeit entlang dieser Achse.

Bevorzugtermaßen weist das Bauteil eine einkristalline Struk- tur auf. Durch die einkristalline Struktur werden festig- keitsmindernde Korngrenzen im Bauteil vermieden und es ergibt sich eine besonders hohe Festigkeit.

Vorzugsweise ist das Bauteil als eine Gasturbinenschaufel ausgebildet. Gerade eine Gasturbinenschaufel ist besonders hohen Anforderungen hinsichtlich einer Hochtemperaturfestig- keit und einer Oxidations-/Korrosionsbeständigkeit ausge- setzt.

Erfindungsgemäß wird die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe gelöst durch Angabe eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils aus einer Superlegierung gemäß der obigen Ausfüh- rungen mittels eines konventionellen Gießprozesses. In einem solchen konventionellen Gießprozeß wird eine feinkörnige Feingußstruktur für das Bauteil erzielt. Dieser Gießprozeß ist besonders kostengünstig.

Die auf ein Verfahren gerichtete Aufgabe wird ebenso gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils aus einer Superlegierung mit der obengenannten Zusammensetzung bei dem die Superlegierung so abgekühlt wird, daß sie gerichtet oder einkristallin erstarrt, wobei die Abkühlung im Vakuum durch

ein flüssiges Kühlmetall erfolgt. Ein solcher, als Liquid Me- tal Cooling bezeichneter Prozeß verbessert erheblich die Qua- lität und Geschwindigkeit des Gießprozesses. Gerade im Vakuum erfolgt eine Abkühlung nur durch Abstrahlung. Die Kühlleis- tung wird erheblich durch ein flüssiges Kühlmetall erhöht.

Damit kann der Erstarrungsprozeß, bei dem das zu erstarrende Bauteil entlang einer Bauteilachse abgekühlt wird, für eine möglichst fehlerfreie und zügige Erstarrung optimiert werden.

Die Erfindung wird in einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : FIG 1 eine Gasturbinenschaufel FIG 2 ein Verfahren zur Herstellung einer Gasturbinenschau- fel, FIG 3 Legierungszusammensetzungen FIG 1 zeigt in einer Ansicht ein hochtemperaturbeständiges Bauteil, ausgeführt als Gasturbinenschaufel 1. Die Gastur- binenschaufel 1 weist ein Schaufelblatt 3, eine Plattform 5 und einen Befestigungsbereich 7 auf. Die Gasturbinenschaufel 1 ist in einem Gießprozeß gerichtet erstarrt hergestellt, wo- durch sich entlang einer Schaufelachse 8 gerichtete Korngren- zen 9 ergeben.

Die Gasturbinenschaufel 1 ist aus einer Nickel-Basis-Super- legierung gefertigt, die eine der Zusammensetzungen aufweist, die in Tabelle 1 aufgeführt sind. Tabelle 1 (siehe FIG 3) enthält für sechs verschiedene Legierungen L1-L6 in jeder Spalte für ein Element die Gehaltsangabe im Gewichtsprozent.

Der zu 100 % ergänzende Rest ist Nickel und unvermeidliche Verunreinigungen.

FIG 2 zeigt eine Schmelze 101 eines Metalls, insbesondere ei- ner Superlegierung zur Herstellung von Turbinenschaufeln 1 in einer Gießform 102, welche zum Zwecke der Abkühlung in ein Bad 103 eines flüssigen Kühlmediums, vorzugsweise Zinn, ein

anorganisches Salz oder Boroxid, einzutauchen ist. Das flüs- sige Kühlmedium 103a befindet sich auf einer zweiten Tempera- tur, die geringer ist als die erste Temperatur der Schmelze 101. Das Bad 103 ist abgedeckt von einer Deckschicht 104, die aus einem fließfähigen, wärmeisolierenden Schüttgut aus ku- gelförmigen Festkörpern 105,106 (Hohlkugeln 105, Vollkugeln 106) abgedeckt ist. Die Hohlkugeln 105 bestehen vorzugsweise aus einem keramischen Werkstoff, wie Siliciumdioxid-Alumini- umoxid (Mullit). Die Vollkugeln 106 bestehen vorzugsweise aus einem Werkstoff wie Aluminiumoxid, Magnesiumoxid oder Zirko- noxid. Festkörper aus einem Vollmaterial können beispielswei- se auch aus Pulverteilchen 106 eines marktgängigen Pulvers bestehen. Die Deckschicht 104 reduziert deutlich einen Wärme- eintrag aus der Heizzone 107, in der die Gießform 102 mit der Schmelze 101 zunächst gehalten wird, in das Bad 103. Die Gießform 102 befindet sich in der Heizzone 107 auf einer sehr hohen ersten Temperatur, insbesondere 1600 °C. Im Inneren der Deckschicht 104 bildet sich ein hohes Temperaturgefälle, ent- sprechend einem besonders hohen Temperaturgradienten aus.

Aufgrund des Wärmeeintrags in die Schmelze 101 und die Gieß- form 102 nach Heizzone 107, und aufgrund des Wärmeaustrags aus der Schmelze 101 und der Gießform 102 in dem Bad 103, stellt sich in der Schmelze 101 in dem Bereich, wo die Gieß- form 102 die Deckschicht 104 durchquert, ebenfalls ein hoher Temperaturgradient ein. Durch einen solchen hohen Temperatur- gradienten wird ein gerichtetes Erstarren der Schmelze 101 zu einem Werkstück oder mehreren Werkstücken, insbesondere einer Turbinenschaufel 1 mit stengelkristallinem oder einkristalli- nem Gefüge bewirkt. Die Gießform 102 ist über ein Haltege- stell 111 in das Bad 103 verfahrbar.

Besonders bevorzugte Legierungen weisen folgende Zusammenset- zung auf : : Al : 3,4 ; Cr : 12,5% ; Co : 9% ; Mo : 1,9% ; W : 4% ; Ta : 4% ; Ti : 3,9% ; Re : 3% C : 0,08% ; B : 125ppm ;

Zr : 80ppm ; Hf : < 100ppm ; Ni : bal.

1 : A1 : 3,6-4 ; Cr : 12,5% ; Co : 9% ; Mo : 1,9% ; W : 4% ; Ta : 6% ; Ti : 3,9% ; C : 0,08% ; B : 125ppm ; Zr : 80ppm ; Hf : < 100ppm ; Ni : bal.

: A1 : 3,8 ; Cr : 12% ; Co : 4% ; Mo : 1,5% ; W : 3,5% ; Ta : 6% ; Ti : 3,9% ; Re : 2,5% C : 0,08% ; B : 125ppm ; Zr : 80ppm ; Hf : < 100ppm ; Ni : bal.

: A1 : 3,8 ; Cr : 12% ; Co : 4% ; Mo : 1,5% ; W : 3,5% ; Ta : 6% ; Ti : 3,9% ; Re : 2,5% Ru : 1% ; C : 0,08% ; B : 125ppm ; Zr : 80ppm ; Hf : < 100ppm ; Ni : bal.

Al : 3,8 ; Cr : 12% ; Co : 4% ; Mo : 1,9% ; W : 4% ; Ta : 6% ; Ti : 3,9% ; Re : 1,5% C : 0,08% ; B : 125ppm ; Zr : 80ppm ; Hf : < 100ppm ; Ni : bal.