PIEGERT SEBASTIAN (DE)
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| Patentansprüche 1. Molybdän-Silizium-Bor-Legierung aufweisend die Zusammensetzung Mo- (x) Si- (y) B- (z) Zr, wobei x = 3at% bis 19at%, insbesondere x = 13at% bis 18at%, y = lat% bis 13at%, insbesondere y = 8at% bis 12at~6 sowie optional z= 0,5at% bis 2at% Zirkon (Zr) , insbesondere lat% Zirkon (Zr) , ganz insbesondere aus Mo-Si-B und optional Zirkon beste¬ hend . 2. Verfahren zur Herstellung eines Bauteil aus Molybdän- Silizium-Borid, insbesondere aus einer Legierung gemäß Anspruch 1, bei dem ein additives Herstellungsverfahren verwendet wi bei dem Pulver lagenweise aufgetragen wird und selektiv durch einen Energiestrahl, insbesondere einem Laserstrahl, verdichtet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem das verwendete Pulver größtenteils, insbesondere zumindest zu 80% Korngrößen von 10ym bis 60ym aufweist und/oder wobei das Pulver insbesondere gasverdüst oder gemahlen ist und/oder bei dem eine Scangeschwindigkeit zwischen Substrat und Energiestrahl von 400mm/s bis 2000mm/s, insbesondere 1000mm/s bis 1500mm/s verwendet wird und/oder eine Leistung des Energiestrahls, insbesondere des Laserstrahls, von 80W bis 250W, insbesondere 100W bis 170W verwendet wird. 4. Bauteil, insbesondere aus einer Legierung nach Anspruch 1, ganz insbesondere hergestellt durch ein Verfahren gemäß spruch 2 oder 3, insbesondere das eine Molybdän-Silizium-Borid-Legierung aufweist mit einer Faser-Matrix-Struktur, insbesondere mit den Phasen MoS s/MosSiB2/Mo3Si . |
Die Erfindung betrifft eine spezielle Molybdän-Silizium-Borlegierung, ein Herstellungsverfahren und ein Bauteil.
Mo- (x) Si- (y) B-Legierungen gelten als eine potentielle Möglichkeit, über das Anwendungsfenster von klassischen Nickel- Basis Superlegierungen hinaus, Heißgasbauteile für die Gas ¬ turbine zu fertigen. Diese Legierungen bieten ein Einsatzfenster von bis hin zu 1973K, mit Beschichtung bis zu 2073K Heißgastemperatur. Damit ist eine Erweiterung des Einsatzspektrums um bis zu 300K, mit entsprechender Erhöhung der Effizient verbunden, gegenüber bislang eingesetzten Legierungen möglich.
Die Verarbeitung dieser Legierungen kann einerseits auf einer pulvermetallurgischen Route erfolgen, andererseits mit Hilfe von Zonenschmelzen. Gerade das Zonenschmelzen führt wegen des entstehenden Temperaturgradienten zu der Ausbildung einer Faser-Matrix-Struktur, die durch ihre hervorragenden Kriecheigenschaften bei Temperaturen über 1273K besticht. Beide Verfahren lassen jedoch nur die Bildung von einfachen Probekörpern zu, so dass das Potential dieser Legierungen derzeit nicht ausgeschöpft werden kann.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung o. g. Problem zu lösen.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Legierung gemäß Anspruch 1, ein Verfahren gemäß Anspruch 2 und ein Bauteil gemäß Anspruch 4. Es wird vorgeschlagen eine neue Mo-Si-B-Legierung mittels einem Additiven Fertigungsverfahren (AM) wie Selective Laser Melting (SLM) zu verarbeiten. Weiterhin erlaubt die Verarbeitung mit einem Energiestrahl, wie einem Laserstrahl, in Verbindung mit den Wärmeableitungsbedingungen im Pulverbett, die Ausbildung eines Wärmeleitungsgradienten, der wiederrum vorteilhaft für die optionale angestrebte Bildung einer
Faser-Matrix Struktur ist, in dem die einzelnen Phasen als Mo ss /Mo 5 SiB 2 /Mo3Si Struktur vorliegen.
Eine optionale Zulegierung von Zirkon (Zr) (0,5at% - 2at%) führt dabei zu einer vorteilhaften Erhöhung der Bruchzähigkeit der Legierung bzw. des Bauteils.
Weiterhin bietet der AM Prozess im Vergleich zum pulvermetallurgischen Prozess den Vorteil, dass Sauerstoff weitestgehend vom Werkstück ferngehalten wird. Dies wirkt sich positiv auf die Materialeigenschaften aus.
Die Prozessdaten für den Herstellprozess mittels AM Prozess sind vorteilhafterweise:
Legierung: Mo- (x) Si- (y) B,
wobei x = 3-19at% und y= l-13at%,
bevorzugt x = 13-18at% und y= 8-12at%,
optionale Zugabe von Zirkon (Zr) z= 0,5at% - 2at%,
bevorzugt z= lat%,
Korngröße: 10-60μιη, entweder gasverdüst oder gemahlen, als mögliches Prozessfenster:
Scangeschwindigkeit: 400mm/s - 2000mm/s,
bevorzugt 1000mm/s - 1500mm/s,
Laserleistung: 80W - 250W,
bevorzugt 100-170W.