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

Charakterisierung einer mittels selektivem Elektronenstrahlschmelzen hergestellten TNM Titanaluminid Legierung

Freitag (20.09.2019)
09:30 - 10:00 Uhr Petersburg

Titanaluminide auf Basis der intermetallischen γ-TiAl Phase haben sich aufgrund ihrer ausgezeichneten Kriechfestigkeit, der geringen Dichte und einer ausreichenden Oxidationsbeständigkeit bereits erfolgreich als Konstruktionswerkstoffe in der Luftfahrt- und Automobilbranche im Temperaturbereich von 600-800 °C etabliert. Die TNM-Legierung, die erste TiAl-Legierung der vierten Generation, ist maßgeschneidert auf ihren Fertigungsprozess und ermöglicht damit optimierte mechanische Eigenschaften und eine erhöhte Prozessierbarkeit bei verringerten Kosten. Das Elektronenstrahlschmelzen aus der Familie der additiven Fertigung bietet als neuartige und innovative Technologie ein verbessertes Leichtbaupotential und eine erhöhte Designfreiheit. Die Charakteristiken von TNM-Legierungen, die additiv über das Elektronenstrahlschmelzen hergestellt wurden, sind allerdings noch weitestgehend unbekannt und wurden daher im Zuge dieser Arbeit untersucht. Probenmaterial mit der Zusammensetzung Ti-42,1Al-4,1Nb-1,0Mo-0,1B (in at. %) wurde über das Elektronenstrahlschmelzverfahren hergestellt. Mittels Rasterelektronenmikroskopie wurde das vorhandene Gefüge charakterisiert. Um Informationen über das Erstarrungsverhalten zu generieren wurde sich der Elektronenrückstreubeugung bedient. Um Einblicke in prozessbedingte Verluste leichter Elemente und ihrer Verteilung zu erhalten wurde die Elektronenstrahlmikroanalyse angewandt. Das Gefüge der TNM Legierung besteht aus den Phasen γ-TiAl, α2-Ti3Al und βo-TiAl. Durch die Verarbeitung im Zuge des Elektronenstrahlschmelzens gingen ca. 1,5 at. % Al durch Abdampfen verloren. Durch die Elektronenstrahlmikrosonde konnte bewiesen werden, dass Al, und damit auch die vorliegenden Phasen, näherungsweise schichtartig über den Querschnitt der Proben verteilt vorliegen. Die Elektronenrückstreubeugung ergab, dass die Erstarrung der TNM-Legierung über die β-Phase bevorzugt entlang der [100]-Richtungen stattfindet und die stängelkristalline Morphologie der primären β-Kristalle auch im vollständig konsolidierten Grundmaterial über mehrere Schichten hinweg noch erkennbar ist und eine charakteristische (100)-Fasertextur parallel zur Baurichtung ausgebildet hat. Damit kombinieren additiv gefertigte TNM-Legierungen die Eigenschaften additiv gefertigter Titanlegierungen in Bezug auf stark ausgeprägte Fasertexturen mit denen von additiv gefertigten Titanaluminiden in Hinsicht auf den prozessbedingten Verlust von Al und seiner inhomogenen Verteilung.

Sprecher/Referent:
Dipl.-Ing. Reinhold Wartbichler
Montanuniversität Leoben
Weitere Autoren/Referenten:
  • Prof. Dr. Helmut Clemens
    Montanuniversität Leoben
  • Prof. Dr. Svea Mayer
    Montanuniversität Leoben