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Vortrag (20 Min., 5 Min. Diskussion, 5 Min. Raumwechsel)

Ermüdungsverhalten und Versagensmechanismen von additiv mittels Laser-Pulver-Auftragsschweißen hergestellten TiAl6V4

Wednesday (18.09.2019)
12:00 - 12:30 Uhr Festsaal
Bestandteil von:


Die Untersuchung und Charakterisierung der Entwicklung/Änderung der Mikrostruktur, der mechanischen Eigenschaften sowie der Lebensdauer additiv gefertigter metallischer Werkstoffe hat bisher, vor allem im Hinblick auf komplexe Belastungsfälle bei sicherheitsrelevanten Anwendungen, mit der rasanten Entwicklung der Fertigungstechniken nicht Schritt gehalten. Im Rahmen der vorgestellten Untersuchungen wurde eine Charakterisierung des Ermüdungsverhaltens von additiv gefertigten TiAl6V4 im Low-Cycle-Fatigue Bereich mit Dehnungsamplituden von 0.3 bis 1.0 % und bei Raumtemperatur, 250°C und 400°C vorgenommen. Die TiAl6V4 Proben wurden aus zylindrischen Halbzeugen gefertigt, welche durch Laser-Pulver-Auftragsschweißen mit einer optimierten Aufbaustrategie hergestellt wurden. Die optimierte Aufbaustrategie beinhaltet variierende Spurüberlappungsgrade, die die Fertigung der dünnen zylindrischen Körper ohne weitere Ausgleichslagen ermöglicht. Das Werkstoffverhalten wird anhand von Wechselverformungskurven sowie einer Darstellung der Lebensdauer in einem Wöhler-Diagramm beschrieben. Ein Fitting der Lebensdauer-Daten erfolgt anhand der Manson-Coffin-Basquin Beziehung. Eine Eingangscharakterisierung der mikrostrukturellen Merkmale inklusive Bindefehler aus dem Herstellungsprozess erfolgt lichtmikroskopisch sowie mittels hochauflösender Computertomographie (CT). Nach dem Versagen wurden die Proben am REM, lichtmikroskopisch und mit CT in Längs- und Querrichtung untersucht. Darüber hinaus liefert die CT-Untersuchung eines unterbrochenen LCF-Versuchs Aufschluss über grundlegende Versagensmechanismen. Die ermittelten Lebensdauern sind vergleichbar zu denen aus herkömmlichen Studien aber geringer als die Lebensdauern von konventionell hergestellten (geschmiedeten) Werkstoffen. Die vorgestellten Untersuchungen leisten einen Beitrag zum Verständnis des mechanischen Verhaltens von additiv gefertigten TiAl6V4-Werkstoffen unter Berücksichtigung der Entwicklung der Mikrostruktur bei anwendungs- und sicherheitsrelevanten Belastungszuständen (hohe Temperaturen, zyklische Plastizität), wobei die Rolle von Bindefehlern und anderen, für AM-gefertigte Bauteile, typischen Gefügemerkmalen schwerpunktmäßig betrachtet wird.

Sprecher/Referent:
Luis Avila
Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Birgit Rehmer
    Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
  • Prof. Dr. Birgit Skrotzki
    Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
  • Dr. Benjamin Graf
    Fraunhofer Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK)
  • Prof. Dr. Michael Rethmeier
    Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)
  • Alexander Ulbricht
    Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM)