Development and characterisation of advanced intermetallic titanium aluminide alloys by means of diffraction and scattering techniques

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Intermetallische Titanaluminide, die auf der geordneten ¿-TiAl-Phase basieren, bieten vielversprechende Eigenschaften für moderne Leichtbauhochtemperaturanwendungen. Im Besonderen kombinieren sie eine geringe Dichte von ungefähr 4 g·cm-3 mit einem hohen spezifischen E-Modul und einer hohen Festigkeit bei erhöhten Temperaturen, hervorragenden Kriecheigenschaften, und einer guten Oxidations- und Feuerbeständigkeit. Innovative Materialien dieser Art werden dringend benötigt, da ihre Einführung die Erfüllung aktueller und zukünftiger behördlicher Vorschriften für den Straßen- und Flugverkehr, die sich auf Brennstoffwirkungsgrad, Umweltemissionen und Lärm beziehen, sicherstellen kann. Um jedoch das Potential von ¿-TiAl-basierten Legierungen vollständig auszuschöpfen, Sicherheit in ihrer Anwendung zu gewährleisten und Produktionskosten zu senken, sind weitere grundlegende Untersuchungen dieser Materialklasse unabdingbar. Da moderne Werkstoffsysteme sich in zunehmendem Ausmaß komplex gestalten, verlangen diese Untersuchungen oft nach hochentwickelten Charakterisierungsmethoden. Diese Arbeit nutzte moderne Röntgenbeugungs- und Streumethoden an einem Synchrotron sowie unterschiedliche komplementäre Techniken, um Forschungsfragen zu untersuchen, die konventionellen Charakterisierungsmethoden kaum zugänglich sind. Zum Beispiel wurden neuartige Bleche auf Basis der ß-erstarrenden TNM-Legierung mit einer nominellen chemischen Zusammensetzung von Ti¿43.5Al¿4Nb¿1Mo¿0.1B (at.-%) charakterisiert. Die Analyse der Gefüge- und Texturentwicklung während des Warmwalzens, der weiteren Verarbeitung und Wärmebehandlungen ermöglichte es, ein grundlegendes Verständnis der Vorgänge zu schaffen, die in der TNM-Legierung während der Blechherstellung ablaufen. Dieses Wissen kann angewandt werden, um TNM-Bleche mit schwacher Textur und ausgewogenen, isotropen mechanischen Eigenschaften zu erzeugen. Das Raumtemperaturverformungsverhalten der TNM-Bleche, das entscheidend für ihre Einsetzbarkeit, Handhabung und Sicherheitsaspekte ist, sowie auch die bislang unbekannte Rolle der ßo-TiAl-Phase in der Lastverteilung wurden mittels in situ Zugversuchen aufgeklärt. Schließlich wurden in situ Röntgenkleinwinkelstreuung und die Beugung hochenergetischer Röntgenstrahlen kombiniert, um Möglichkeiten der Gefügegestaltung auf Basis der ß/ßo-Phase in ternären Ti¿Al¿Mo-Modelllegierungen zu untersuchen. Im Speziellen wurden erstmals die Anfangswachstumsstadien von ¿-Ausscheidungen in einer übersättigten ßo-Matrix in der Ti¿44Al¿7Mo (at.-%) Legierung untersucht, da die auf diese Weise gefeinten Gefüge vielversprechende mechanische Eigenschaften für moderne Strukturanwendungen bieten. Auf der Grundlage eines tiefgreifenden Verständnisses der Mechanismen, die in ¿-TiAl-basierten Legierungen unter unterschiedlichen Bedingungen von grundlegender oder technologischer Bedeutung vorherrschen, können wesentliche Verbesserungen hinsichtlich Design und Verarbeitung erzielt werden.

Details

Titel in ÜbersetzungCharakterisierung und Weiterentwicklung von intermetallischen Titanaluminid-Legierungen unter Anwendung von Beugungs- und Streumethoden
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2018