Nickelbasislegierung

Eine Nickelbasislegierung ist ein Werkstoff. Es handelt sich hierbei um eine metallische Legierung, deren Hauptbestandteil das chemische Element Nickel darstellt. Hauptanwendung finden Nickelbasislegierungen als Hochtemperaturwerkstoffe, wobei die Beständigkeit gegenüber den hohen Einsatztemperaturen sowie den Umgebungsbedingungen besonders von den Legierungselementen Chrom, Molybdän, Cobalt, Wolfram und Aluminium bestimmt wird. Abhängig von den geforderten Eigenschaften enthalten Nickelbasislegierungen bis zu 15 unterschiedliche Legierungselemente. Die dauerhaften Einsatztemperaturen von Nickelbasislegierungen liegen bis etwa 1.100 °C, was bedeutet, dass die homologe Temperatur bis zu einem Wert von etwa 0,8 reicht.

Entwickelt wurden Nickelbasislegierungen speziell für den Einsatz in Gasturbinen von Flugzeugen und Kraftwerken. Ziel war es hierbei die Verbrennungstemperaturen zu steigern, um somit den Wirkungsgrad dieser Maschinen und Anlagen zu erhöhen. Aktuell finden Nickelbasislegierungen in einer Vielzahl von Bereichen Anwendung, in denen hohe Temperaturbeständigkeit und geringe Korrosion gefordert werden. Hierzu zählen die chemische Industrie, Abfallwirtschaft, Ölförderung, Gasförderung, Automobilindustrie, Luftfahrt und Energieerzeugung. Dabei werden beispielsweise Turbinenschaufeln, Wärmetauscher, Überhitzer oder Bauteile bei der Rauchgasreinigung einer Müllverbrennungsanlage aus Nickelbasislegierungen gefertigt.

Besonders bei den Einschaltvorgängen und Abschaltvorgängen der Anlagen unterliegen die Werkstoffe hohen Beanspruchungen, da die mit diesen Vorgängen einhergehenden Temperaturwechsel zur Materialermüdung der Werkstoffe führen können. Durch die hohen Einsatztemperaturen, und der damit verbundenen Diffusion in den Werkstoffen, können diese zum Kriechen neigen. Zusätzlich herrschen oftmals noch Bedingungen vor, die Hochtemperaturkorrosion fördern können. All diese Werkstoffveränderungen können die Lebensdauer der Bauteile reduzieren, weshalb die chemische Zusammensetzung der Nickelbasislegierungen exakt auf die Beanspruchungsbedingungen abgestimmt werden muss. Nur durch eine optimierte Auslegung der Werkstoffe ist eine hohe Betriebssicherheit gewährleistet. Um Schädigungen zu vermeiden und die Bauteileigenschaften zu verbessern kommen fallweise noch zusätzliche Hochtemperaturschutzschichten zur Anwendung. Bei diesen Oberflächenbeschichtungen handelt es sich um Hochtemperatur-Korrosionsschutzschichten oder Hochtemperatur-Wärmedämmschichten.

Synonym(e):

Ni-Basislegierung

Englische Übersetzung(en):

nickel-base superalloy