TY - THES

T1 - Charakterisierung pulvermetallurgisch hergestellter Al-reicher Titanaluminid-Legierungen

AU - Jungbauer, Michael

N1 - gesperrt bis 14-09-2021

PY - 2016

Y1 - 2016

N2 - Die steigenden industriellen Anforderungen an Hochtemperaturwerkswerkstoffe hinsichtlich Festigkeit, Kriech- und Oxidationsbeständigkeit sowie die Erweiterung des Einsatzspektrums fordern die Entwicklung neuartiger Titanaluminid-Legierungen, da die derzeit eingesetzten γ-TiAl-Legierungen mit einem Gehalt von 43-48 at.% Al die Grenzen der Oxidations- und Kriechbeständigkeit bei 800°C erreichen. In dieser Arbeit soll das Potential von TiAl-Legierungen im Bereich der Al-reichen Seite (> 50 at.%) analysiert werden. Ziel ist es, eine Grundcharakterisierung von pulvermetallurgisch hergestellten Materialien durchzuführen. Dazu wurden drei verschiedene Legierungen mit unterschiedlichen Al-Gehalten und zusätzlichen Legierungselementen wie Mo, Nb, W, C und Y untersucht. Von besonderem Interesse ist dabei der Einfluss der Legierungselemente auf das Phasendiagramm sowie auf Umwandlungsmechanismen und Ausscheidungsverhalten. Die Folgen auf das einzustellende Einsatzgefüge und die Eigenschaften in Hinblick auf einen möglichen industriellen Einsatz wurden in einem ersten „Screening“ ermittelt. Das über Gasverdüsung hergestellte Pulver sowie das heißisostatisch gepresste Material wurden hinsichtlich Morphologie und Mikrostruktur mittels Licht- bzw. Rasterelektronenmikroskop analysiert. Zur Bestimmung der Phasenanteile wurden röntgendiffraktometrische Untersuchungen mit anschließender Rietveld-Analyse durchgeführt. Jene Phasen, die aufgrund geringer Volumenanteile durch röntgendiffraktometrische Messungen nicht zugeordnet werden konnten, wurden mittels energiedispersiver Röntgenanalyse charakterisiert. Um Rückschlüsse auf die mechanischen Eigenschaften ziehen zu können, wurden Härtemessungen herangezogen. Zusätzlich erfolgten dynamische Differenzkalorimetrie-Messungen, um die Auswirkungen der Legierungselemente auf das Phasendiagramm und somit das Umwandlungsverhalten bestimmen zu können. Diese dienten wiederum als Basis zur Definition von Wärmebehandlungsparametern mit anschließender Mikrosstrukturanalyse der wärmebehandelten Proben.

AB - Die steigenden industriellen Anforderungen an Hochtemperaturwerkswerkstoffe hinsichtlich Festigkeit, Kriech- und Oxidationsbeständigkeit sowie die Erweiterung des Einsatzspektrums fordern die Entwicklung neuartiger Titanaluminid-Legierungen, da die derzeit eingesetzten γ-TiAl-Legierungen mit einem Gehalt von 43-48 at.% Al die Grenzen der Oxidations- und Kriechbeständigkeit bei 800°C erreichen. In dieser Arbeit soll das Potential von TiAl-Legierungen im Bereich der Al-reichen Seite (> 50 at.%) analysiert werden. Ziel ist es, eine Grundcharakterisierung von pulvermetallurgisch hergestellten Materialien durchzuführen. Dazu wurden drei verschiedene Legierungen mit unterschiedlichen Al-Gehalten und zusätzlichen Legierungselementen wie Mo, Nb, W, C und Y untersucht. Von besonderem Interesse ist dabei der Einfluss der Legierungselemente auf das Phasendiagramm sowie auf Umwandlungsmechanismen und Ausscheidungsverhalten. Die Folgen auf das einzustellende Einsatzgefüge und die Eigenschaften in Hinblick auf einen möglichen industriellen Einsatz wurden in einem ersten „Screening“ ermittelt. Das über Gasverdüsung hergestellte Pulver sowie das heißisostatisch gepresste Material wurden hinsichtlich Morphologie und Mikrostruktur mittels Licht- bzw. Rasterelektronenmikroskop analysiert. Zur Bestimmung der Phasenanteile wurden röntgendiffraktometrische Untersuchungen mit anschließender Rietveld-Analyse durchgeführt. Jene Phasen, die aufgrund geringer Volumenanteile durch röntgendiffraktometrische Messungen nicht zugeordnet werden konnten, wurden mittels energiedispersiver Röntgenanalyse charakterisiert. Um Rückschlüsse auf die mechanischen Eigenschaften ziehen zu können, wurden Härtemessungen herangezogen. Zusätzlich erfolgten dynamische Differenzkalorimetrie-Messungen, um die Auswirkungen der Legierungselemente auf das Phasendiagramm und somit das Umwandlungsverhalten bestimmen zu können. Diese dienten wiederum als Basis zur Definition von Wärmebehandlungsparametern mit anschließender Mikrosstrukturanalyse der wärmebehandelten Proben.

KW - Hochtemperaturwerkswerkstoffe

KW - Al-reiche Titanaluminid-Legierungen

KW - γ-TiAl-Legierungen

KW - Al-rich TiAl alloys

KW - high-temperature materials

KW - titanium aluminide alloys

M3 - Masterarbeit

ER -