Intermediate Co/Ni-base model superalloys - Thermophysical properties, creep and oxidation - Zenk, Christopher; Neumeier, Steffen; Engl, Nicole; Fries, Suzana G.; Dolotko, Oleksandr; Weiser, Martin; Virtanen, Sannakaisa; Göken, Mathias (Scripta Materialia, 2016)
The mechanical properties of gamma'-strengthened Co-Ni-Al-W-Cr model superalloys extending from pure Ni-base to pure Co-base superalloys have been assessed. Differential scanning calorimetry measurements and thermodynamic calculations match well and show that the gamma' solvus temperature decreases with increasing Co-content The gamma/gamma' lattice misfit is negative on the Ni- and positive on the Co-rich side. High Ni-contents decelerate the oxidation kinetics up to a factor of 15. The creep strength of the Ni-base alloy increases by an order of magnitude with additions of Co before it deteriorates strongly upon higher additions despite an increasing gamma' volume fraction. (C) 2015 Elsevier Ltd. All rights reserved.
Keywords: Cobalt; Nickel; Superalloy; Creep; Neutron diffraction

Local Heat Transfer and Interdependency of Piston Material, Spray and Combustion in High Power Diesel Engines - Weiß, Lukas; Wensing, Michael; Engl, Nicole; Siegel, Florian; Tilinski, Marco; Zülow, Daniel; Passily, Laetitia (Workshop ENCOM 2019, Waischenfeld, 16./17.10.2019, 2019)
Durch steigende spezifische Leistungen von Dieselmotoren werden die Kolbenwerkstoffe immer stärker belastet. Lokale thermomechanische Überlastungen führen zu Schadensbildern, die mit bisherigen Auslegungsverfahren nicht erfasst werden. Ziel war die Analyse der relevanten Schädigungsmechanismen, eine quantitative Beschreibung des Wandwärmeübergangs (lokal, zeitlich aufgelöst) zum Kolben, dessen Auswirkung im Kolbenmaterial sowie die Rückwirkung der heißen Kolbenoberfläche auf die Gemischbildung, Zündung und wandnahe Verbrennung. Das BFS geförderte Projekt untersuchte die werkstoffwissenschaftlichen und motorischen Wirkzusammenhänge. Anhand der Materialuntersuchungen am AlSi-Kolbenwerkstoff konnte der dominierende Schädigungsmechanismus am Muldenrand identifiziert werden. Darauf aufbauend wurden weitere Materialsysteme untersucht. Belastungstests wurden sowohl im Labor wie am Vollmotor durchgeführt, auch Kolben aus Feldversuchen wurden herangezogen. Auf motorischer Seite wurden in Zusammenarbeit mit experimentellen Untersuchungen Verbrennungs- und FEM-Rechnungen durchgeführt, um die Wärmeübergänge am Kolben zeitlich und örtlich hochaufgelöst zu erfassen. Die thermisch geschädigte Schicht konnte als degradierte Cu-Al Mikrostruktur identifiziert werden, welche erosiv angegriffen war. Die ermittelte Einsatzgrenztemperatur von 440°C stellt für Al-Legierungen ein oberes Limit dar. Für höchstbelastete Kolbenwerkstoffe zeigten Stähle mit hoher Zunderbeständigkeit die größten Potentiale. Schichtsysteme auf Al-Kolben sind zwar geeignet, deren Einsatzgrenzen zu erhöhen, thermodynamisch und kostentechnisch aber den Stahlkolben unterlegen. Die Ergebnisse dienen als Grundlage für eine Modellierung der thermomechanischen Ermüdung unter Berücksichtigung der transienten Oberflächentemperature
Keywords: engines; diesel; spray; heat transfer; piston; material; wall interaction