Materialentwicklung durch Zeitstandprüfungen bis 1.600°C mit Kappa Serie von ZwickRoell am Institut für Materialphysik IPM

Mit dem Ziel durch Grundlagenforschung die Einsatztemperaturen zu erweitern und eine verlässliche Aussage für die Lebensdauer von Kriechanwendungen zu erhalten, werden von den Experten des IPM zukunftsweisende Materialien auf ihre Kriecheigenschaften erforscht. Im Fokus der Forschungstätigkeiten stehen ODS-Legierungen, Superlegierungen auf Nickel-/Kobaltbasis, Molybdändisilicide und hochtemperaturbeständige Stähle der neuesten Generation. Die durchgeführten Kriechversuche orientieren sich an gängigen Standards wie z.B. der ISO 204. Dennoch werden für Forschungszwecke auch nicht standardisierte Versuche an z.B. atypischen Probengrößen und -formen durchgeführt.

Besonders die drei Forschungsgruppen ‚Advanced High-temperature Materials Group‘ ‚Brittle Fracture‘ und ‚Advanced Metallic Materials and Metal Based Composites‘ beschäftigen sich mit der Untersuchung der Hochtemperaturbeständigkeit während des Kriechens. Dafür stehen in den Labors des IPM knapp 40 Kriechprüfmaschinen unterschiedlicher Hersteller zur Verfügung. Die drei ZwickRoell Zeitstandprüfmaschinen der Serie Kappa LA und Kappa SS-CF, die allesamt mit Vakuumkammern ausgestattet wurden, decken auf diesem Gebiet die komplexen Zeitstand- und Bruchversuche mit Prüftemperaturen bis zu 1.600°C in Schutzgasatmosphäre ab.

Die hohen Anforderungen, die an das Material gestellt werden, spiegeln sich in den Anforderungen des Materialprüfsystems wider. Mit der Beschaffung jeder einzelnen Prüfmaschine für erweiterte Zeitstand- und Bruchversuche bis 1.600°C war IPM an eine öffentliche Ausschreibung gebunden. Darin konnte sich ZwickRoell nicht zuletzt auf Grund der guten Erfahrungen, die IPM mit den bereits im Einsatz befindlichen ZwickRoell Materialprüfmaschinen gesammelt hatte, sondern auch auf Grund der technischen Spezifikationen im Vergleich zu den Mitbewerbern durchsetzen.

Dabei spielte das Erreichen der geforderten Temperaturen bis 1.600 °C in Argon Schutzgasatmosphäre innerhalb einer Vakuumkammer gleichsam eine Rolle wie die präzise und konstante Temperatur-, Kraft- und Dehnungsregelung sowie eine normkonforme axiale Ausrichtung.

Auf Grund der Ausstattung mit entsprechenden hochtemperaturbeständigen Werkzeugen können mit den ZwickRoell Zeitstandprüfmaschinen sowohl Zug- als auch Druckprüfungen durchgeführt werden. Der einfache Wechsel der Werkzeuge und die Austauschbarkeit zwischen den Prüfmaschinen bietet IPM einen zusätzlichen Nutzen. Mit einem hochtemperaturbeständigen Extensometer werden die Dehnungen direkt an der Probe mit einer Auflösung von 0,1 µm gemessen.