Welche Prüfmethoden erfassen interne Defekte in Einkristall-Leitschaufeln?

Röntgen- und CT-Inspektion

Hochauflösende Röntgenradiographie und Computertomographie (CT) sind die effektivsten zerstörungsfreien Methoden zur Erkennung interner Defekte in Einkristall-Leitschaufeln. Diese bildgebenden Verfahren zeigen Porosität, Schrumpfung, Sommersprossen, Streukörner und interne Fehlorientierungen auf, die die Kriechbeständigkeit beeinträchtigen. CT-Scans bieten eine vollständige 3D-Visualisierung der Kühlkanäle, gewährleisten die Genauigkeit der Kernpositionierung und verifizieren, dass während des Gießens keine Blockaden oder Dünnwandverformungen aufgetreten sind.

Ultraschallprüfung für unter der Oberfläche liegende Defekte

Fortschrittliche Ultraschallprüfung (UT), insbesondere hochfrequente Phased-Array-UT, erkennt unter der Oberfläche liegende Einschlüsse, lokalisierte Porosität und strukturelle Diskontinuitäten. Obwohl UT in einkristallinen Materialien aufgrund der anisotropen Schallgeschwindigkeit herausfordernder ist, ermöglichen spezielle Kalibrierungen und richtungsabhängige Wandler die präzise Erkennung von Unvollkommenheiten in Schaufelfüßen, Verrundungen und Profilwurzeln.

Metallographie und Gefügeanalyse

Metallographische Untersuchungen werden zur Analyse des Dendritenarmabstands, der γ/γ′-Phasenverteilung und der Mikroseigerung eingesetzt. Querschnittspolieren zeigt, ob die Wärmebehandlungshomogenisierung wirksam war und ob Rekristallisation oder fehlorientierte Körner vorliegen. Diese gefügekundlichen Einblicke sind wesentlich, um die strukturelle Stabilität von Leitschaufeln zu validieren, die im Heißgasstrom von Stromerzeugungs- und Luftfahrturbinen arbeiten.

Eindringprüfung für oberflächenverbundene Risse

Fluoreszierende Eindringprüfung (FPI) erkennt oberflächenbrechende Risse, Mikrorisse oder gießbedingte Defekte, die sich nach innen ausdehnen können. Obwohl FPI keine tiefen internen Fehler aufzeigt, ist sie entscheidend, um sicherzustellen, dass Bearbeitung, Kühlbohrungen und Nachbearbeitungsschritte keine Oberflächendefekte eingeführt haben, die sich unter zyklischer Hochtemperaturbelastung ausbreiten könnten.

Chemische und elementare Prüfung

Die Elementverifizierung durch Funkenemissionsspektroskopie und vollständige Materialprüfung und -analyse gewährleistet die Gleichmäßigkeit der Legierungschemie und erkennt Verunreinigungen oder Seigerungen, die mit internen Gussdefekten korrelieren könnten. Chemische Genauigkeit ist wesentlich, um die Phasenstabilität und langfristige Oxidationsbeständigkeit in einkristallinen Schaufeln aufrechtzuerhalten.