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

Ultrafein-eutektische Ti-basierte Legierungen für die additive Fertigung

Mittwoch (18.09.2019)
12:00 - 12:30 Uhr
Bestandteil von:


Wir entwickeln zurzeit neuartige hochfeste Legierungen mit ultrafeinen eutektischen Mikrostrukturen für die additive Fertigung (AM), um die Leistungsfähigkeit von Verdichterrädern zu steigern. Die Mikrostrukturen dieser Legierungen zeigen Bestandteile, wie z.B. Dendriten und lamellare Strukturen, unterschiedlicher Längenskalen. Die Größe dieser Bestandteile nimmt mit steigender Wachstumsgeschwindigkeit der Erstarrungsfront bzw. Abkühlrate ab. Dies führt zu erheblichen kornfeinungsbedingten Festigkeitssteigerungen und eröffnet neue Möglichkeiten der Materialentwicklung basierend auf schneller Erstarrung, da es sich bei AM, und besonders bei selektivem Laserschmelzen (SLM) , um Technologien „par excellence“ mit erheblichen Abkühl- und Erstarrungsraten handelt.

Im Rahmen der Materialentwicklung wurden Ti-basierte eutektische und hypoeutektische Legierungen (Ti-32Fe, Ti-28Fe-9Sn-5Nb and Ti-21Fe-7Sn-4Nb, Gew.-%) mit SLM bei deutlich erhöhten Vorheiztemperaturen (400-600 °C) verarbeitet. Die Mikrostrukturen wurden insbesondere mit Synchrotron Röntgenbeugung (SXRD), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und ptychographischer Röntgencomputertomographie (PXCT) charakterisiert.

Es konnten bereits rissfreie Proben der untersuchten Legierungen bei erhöhten Bauraumtemperaturen hergestellt werden. REM und PXCT zeigen feine eutektisch erstarrte β-Ti/TiFe-Strukturen mit Lamellenabständen von ca. 100 nm sowie globulare Strukturen in den unteren Bereichen der ehemaligen Schmelzbäder. Hohe Vorheiztemperaturen und hohe Energiedichten während des SLM-Prozesses begünstigen die Bildung von sauerstoffstabilisiertem Ti2Fe, welches als Dendriten in der eutektischen Mikrostruktur vorliegt.

Ti-basierte ultrafeine eutektische Legierungen können somit bei stark erhöhten Vorheiztemperaturen mittels SLM verarbeitet werden. Allerdings muss sehr auf eine hochreine Schutzgasatmosphäre geachtet werden, um Sauerstoffaufnahme und Materialversprödung zu vermeiden.

 

Sprecher/Referent:
Prof. Dr. Guillermo Requena
Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)
Weitere Autoren/Referenten:
  • Katrin Bugelnig
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)
  • Pere Barriobero Vila
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)
  • Ulrike Hecht
    ACCESS. e.V.
  • Michael Mathes
    ACCESS e.V.
  • Federico Sket
    IMDEA materials
  • Julio Cesar da Silva
    European Synchrotron Radiation Facility (ESRF)
  • Jan Haubrich
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)
  • Holger Gödeke
    G+L innotec GmbH
  • Joachim Gussone
    Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. (DLR)

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