Sie möchten Analysen von Einkristall-Superlegierungen (Nickel- oder Kobaltbasis): CMSX-4/René N5 für Strahltriebwerke durchführen lassen
Gewährleisten Sie die Sicherheit und die thermomechanische Leistungsfähigkeit Ihrer Hochdruckturbinenschaufeln. Unser Labor charakterisiert die Mikrostruktur und validiert die Kriechfestigkeit der kritischsten Einkristalllegierungen der Luftfahrtindustrie.
Die Herausforderung der Hochdruckturbine: die thermische Grenze verschieben
Im heißesten Bereich eines Strahltriebwerks laufen Turbinenschaufeln und Leitschaufeln in Gasströmen, die die Schmelztemperatur des Werkstoffs selbst überschreiten (1400°C und mehr), unter gewaltigen Zentrifugalkräften.
Um zu überleben, stützen sich diese Bauteile auf drei Säulen: keramische Wärmeschutzschichten, eine komplexe interne Kühlung und vor allem eine einkristalline Struktur ohne Korngrenzen (CMSX-4, René N5, PWA 1484).
Die geringste Abweichung in der Zusammensetzung, ein Fehler in der Ausrichtung des Kristallgitters oder eine schlechte Verteilung der γ / γ‘-Phasen kann einen katastrophalen Bruch im Flug verursachen.
Unsere Laborleistungen für Strahltriebwerke
Wir unterstützen Sie bei der Validierung von Gießprozessen (Feinguss / gerichtete Erstarrung), bei der Wareneingangskontrolle von Roh- oder bearbeiteten Teilen sowie bei der Schadensanalyse von Bauteilen mit Flugerfahrung (Lebensdauerende-Analyse / In-Service-Analyse).
Kristallorientierungskontrolle für die Luftfahrt
Das perfekte Wachstum des Einkristalls entlang der optimalen Widerstandsachse ist unverzichtbar, um den Zentrifugalkräften des Triebwerks standzuhalten.
Kontrolle der Wachstumsachse: automatische Messung per SEM-EBSD, um zu prüfen, ob die Fehlorientierung der Zugachse gegenüber der kristallographischen Richtung die strengen Toleranzen des Triebwerksherstellers einhält (in der Regel weniger als 10° oder 15°).
Erkennung von Gussfehlern: Identifizierung von Fremdkörnern, Korngrenzen mit geringer Fehlorientierung (low-angle boundaries) oder Verformungsbändern.
Präzise mikrostrukturelle Bewertung
Optimierung der γ'-Phase (Ausscheidungshärtung): präzise Messung der Ausrichtung und Regelmäßigkeit der γ'-Würfel (etwa 0,5 Mikrometer), die dem Werkstoff seine außergewöhnliche mechanische Festigkeit verleihen.
Überwachung des „Rafting“ (Plattenbildung): quantitative Analyse der gerichteten Koaleszenz der γ'-Ausscheidungen unter dem kombinierten Einfluss von Temperatur und Zentrifugalkraft im Betrieb.
Kontrolle der Diffusionsbarrieren: Bewertung der chemischen Wechselwirkungen zwischen der Grund-Superlegierung und ihren Schutzbeschichtungen (Aluminide, Wärmeschutzschichten).
Hochtemperatur-Kriechversuche
Unser Kriechprüffeld qualifiziert Ihre Proben unter den exakten thermomechanischen Betriebsbedingungen von Triebwerken:
Kriechversuche unter konstanter Last bei sehr hoher Temperatur (bis zu 1200°C).
Hochpräzise Messung der Dehnung zur Validierung von Lebensdauermodellen für Triebwerke (Larson-Miller-Kurven).
Die betreuten Luftfahrtlegierungen
| Legierung | Generation | Typische Rolle im Turbostrahltriebwerk | Wichtige zu überwachende Eigenschaft |
| CMSX-4 | 2. Generation (3 % Rhenium) | Schaufeln von Hochdruckturbinen (HP) | Rafting-Kinetik der γ/γ‘-Ausscheidungen |
| René N5 | 2. Generation (3 % Rhenium) | Turbinen- und Leitschaufeln | Anfälligkeit für die Bildung von TCP-Phasen |
| PWA 1484 | 2. Generation | Kompressor- und Turbinenschaufeln (Pratt & Whitney) | Homogenität der Wärmebehandlungen zur Lösungsglühung |
| CMSX-10 / René N6 | 3. Generation (5-6 % Re) | Schaufeln für militärische Turbinen und Hochleistungsmotoren | Ausscheidungen hochrefraktärer Elemente (Re, W) |
Ein analytischer Gerätepark für die Untersuchung und Analyse von Superlegierungen
Leistungen rund um Superlegierungen
Analyse und Bestimmung von Kohlenstoff, Schwefel
Unsere Metall- und Legierungsanalysen
Zinn : SAC 305, SAC 0807, Zinn-Blei (SNPB)
Unsere Akkreditierungen
Das Labor FILAB ist vom COFRAC (Comité Français d’Accréditation) – Bereich Laboratorien – für seine Abteilungen Chemie, Metallurgie, Organische Chemie, Chemie-Expertise, Werkstoffexpertise und Umwelt für folgende Bereiche akkreditiert:
✔️ Physikalisch-chemische Analyse metallischer Werkstoffe
✔️ Physikalisch-chemische Analyse kosmetischer Produkte und pharmazeutischer Produkte
✔️ Physikalisch-chemische Analyse medizinischer Geräte, medizinischer Ausrüstungen sowie chemischer und biologischer Produkte
Geltungsbereich verfügbar Nr. 1-1793
Diese Nadcap-Akkreditierung umfasst insbesondere:
✔️ Chemische Analyse (ICP-OES) kritischer Metalllegierungen
(Al, Fe, Ni, Ti)
✔️ Metallographie
Eine internationale Anerkennung, die unser Engagement für Qualität und Zuverlässigkeit bei den anspruchsvollsten Anwendungen, insbesondere in der Luft- und Raumfahrt, bestätigt.
Unsere FAQ
Um ein Angebot zu erhalten, können Sie unsere Teams über unser Kontaktformular, telefonisch oder per E-Mail kontaktieren.
Teilen Sie uns einfach Ihren Bedarf mit (Materialart, gewünschte Analyse, gegebenenfalls Norm, Dringlichkeit, Anzahl der Proben …). Anschließend senden wir Ihnen innerhalb von 24 bis 48 Stunden ein individuelles technisches und preisliches Angebot zu.
Die Fristen variieren je nach Art der Analyse und der Komplexität des Expertisenprojekts.
FILAB verpflichtet sich jedoch, schnelle Fristen zu bieten, die an Ihre Anforderungen und industriellen Dringlichkeiten angepasst sind.
Eine Einkristall-Superlegierung ist eine metallische Hochleistungslegierung, in der Regel auf Nickelbasis oder seltener auf Kobaltbasis, die für den Einsatz in Umgebungen mit extremen Temperaturen und hohen mechanischen Belastungen entwickelt wurde. Im Gegensatz zu herkömmlichen Legierungen besteht sie aus einem einzigen Kristall ohne Korngrenzen, was ihre Kriechfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit erheblich verbessert.
CMSX-4 und René N5 sind zwei einkristalline Nickelbasis-Superlegierungen, die in der Herstellung von Hochdruckturbinenschaufeln für Flugzeugtriebwerke und Gasturbinen weit verbreitet sind. Ihre chemische Zusammensetzung und ihre Mikrostruktur ermöglichen es ihnen, selbst bei Temperaturen von über 1.000 °C hervorragende mechanische Eigenschaften zu bewahren.
Die Analyse einer einkristallinen Superlegierung ermöglicht es, die Konformität eines Werkstoffs zu überprüfen, die Qualität eines Bauteils zu kontrollieren, die Ursachen eines Versagens zu identifizieren oder einen Herstellungs- bzw. Reparaturprozess zu qualifizieren. Sie ist außerdem unverzichtbar im Rahmen von Alterungsstudien, Wartungsarbeiten oder der Entwicklung neuer Werkstoffe.
Je nach Bedarf können verschiedene Analysen durchgeführt werden:
- Analyse der chemischen Zusammensetzung;
- Charakterisierung der γ/γ'-Mikrostruktur;
- metallografische Untersuchung;
- Rasterelektronenmikroskopie (REM) und EDX-Analyse;
- Kontrolle der kristallografischen Orientierung mittels EBSD;
- Suche nach Porositäten, Einschlüssen oder Seigerungen;
- Begutachtung von Rissen und Schädigungen;
- Charakterisierung von Oxidschichten oder Schutzbeschichtungen.
Die mechanische Leistungsfähigkeit einkristalliner Superlegierungen beruht auf der Anordnung zweier sich ergänzender metallurgischer Phasen: der γ-Matrix und den γ'-Ausscheidungen. Ihre Größe, Morphologie und Verteilung bestimmen direkt die Kriechfestigkeit, die thermische Ermüdungsbeständigkeit und das Alterungsverhalten. Eine Veränderung dieser Mikrostruktur kann zu einer deutlichen Verringerung der Lebensdauer der Bauteile führen.
Die mechanischen Eigenschaften einer einkristallinen Superlegierung hängen von der Orientierung des Kristalls während der Erstarrung ab. Eine auch nur geringe Fehlorientierung kann die mechanische Leistungsfähigkeit des Bauteils verringern und Kriech- oder Ermüdungserscheinungen beschleunigen. Die Kontrolle der kristallografischen Orientierung ist daher ein wesentlicher Schritt bei der Qualifizierung von Luftfahrtkomponenten.
Eine Begutachtung ist insbesondere in den folgenden Fällen sinnvoll:
- Bruch einer Turbinenschaufel;
- Auftreten von Rissen oder Anrissen;
- Kontrolle nach mehreren tausend Betriebsstunden;
- Validierung einer Wärmebehandlung;
- Qualifizierung eines neuen Lieferanten;
- Begutachtung nach additiver Fertigung oder Reparatur;
- Vergleich zwischen mehreren Superlegierungsqualitäten.
Einkristalline Superlegierungen werden vor allem in Bereichen eingesetzt, in denen Bauteile sehr hohen Temperaturen ausgesetzt sind:
- Luftfahrt;
- Raumfahrt;
- Verteidigung;
- Energieerzeugung (Gasturbinen);
- Turbomaschinenindustrie.
Die Analyse einkristalliner Superlegierungen erfordert die Kombination fortschrittlicher Charakterisierungstechniken mit fundierter metallurgischer Expertise. Durch die Verbindung von chemischen Analysen, Elektronenmikroskopie, Metallografie, EBSD und der Begutachtung von Schädigungsmechanismen ist das Labor Filab in der Lage, das Material präzise zu charakterisieren, seinen metallurgischen Zustand zu bewerten und die Ursache eines Versagens oder eines Leistungsverlusts zu identifizieren.
