Entwicklung einer hochfesten und kriechresistenten γ-TiAl Basislegierung für Strahltriebwerkskomponenten
Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und Habilitationsschriften › Dissertation
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2014.
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TY - BOOK
T1 - Entwicklung einer hochfesten und kriechresistenten γ-TiAl Basislegierung für Strahltriebwerkskomponenten
AU - Schwaighofer, Emanuel
N1 - nicht gesperrt
PY - 2014
Y1 - 2014
N2 - Intermetallische β-erstarrende γ-TiAl Legierungen auf TNM-Basis besitzen eine nominelle chemische Zusammensetzung von Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B (in at.%). Verglichen zu den Konkurrenzwerkstoffen der Nickelbasis-Superlegierungen eignet sich diese Klasse von Legierungen wegen ihrer geringen Dichte, der hohen erreichbaren Festigkeit und Kriechbeständigkeit sowie dem hervorragenden Oxidationsverhalten besonders für den Einsatz als Turbinenschaufeln oder Turboladerlaufräder in modernen Verbrennungskraftmaschinen. Um das Hochtemperaturpotential dieser Legierungen weiter auszuschöpfen wurden in-situ Versuche mittels hochenergetischer Röntgenstrahlung in Kombination mit einem modifizierten Abschreck- und Umformdilatometer an verfeinerten Legierungsvarianten mit einem kumulierten Zusatz von 0–1 at.% C, Si sowie den Seltenerdelementen Gd und Y durchgeführt, um Gleichgewichts- und Ungleichgewichtsphasenumwandlungen, Umformverhalten und Texturentwicklung sowie die Kinetik von Karbidausscheidungen zu studieren, was in dieser Informationsdichte mit herkömmlichen Methoden nur unzureichend zugänglich ist. Komplementär wurden Gefügeuntersuchungen mittels Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie, begleitet von Röntgendiffraktometrie im Labormaßstab und Härtemessungen, an wärmebehandelten Proben zur Verifikation herangezogen. Die aussichtsreichsten Legierungsvarianten der Vorstudie wurden Zug- und Kriechprüfungen unterzogen und auf ihre Warmumformbarkeit mittels uniaxialen Druckversuchen mit einem Umformsimulator Gleeble 3500 untersucht. Eine Adaptierung von Legierungszusammensetzung und Warmprozessierung erlaubt die Definition einer TNM-Variante für den Einsatz bis oberhalb 800 °C.
AB - Intermetallische β-erstarrende γ-TiAl Legierungen auf TNM-Basis besitzen eine nominelle chemische Zusammensetzung von Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B (in at.%). Verglichen zu den Konkurrenzwerkstoffen der Nickelbasis-Superlegierungen eignet sich diese Klasse von Legierungen wegen ihrer geringen Dichte, der hohen erreichbaren Festigkeit und Kriechbeständigkeit sowie dem hervorragenden Oxidationsverhalten besonders für den Einsatz als Turbinenschaufeln oder Turboladerlaufräder in modernen Verbrennungskraftmaschinen. Um das Hochtemperaturpotential dieser Legierungen weiter auszuschöpfen wurden in-situ Versuche mittels hochenergetischer Röntgenstrahlung in Kombination mit einem modifizierten Abschreck- und Umformdilatometer an verfeinerten Legierungsvarianten mit einem kumulierten Zusatz von 0–1 at.% C, Si sowie den Seltenerdelementen Gd und Y durchgeführt, um Gleichgewichts- und Ungleichgewichtsphasenumwandlungen, Umformverhalten und Texturentwicklung sowie die Kinetik von Karbidausscheidungen zu studieren, was in dieser Informationsdichte mit herkömmlichen Methoden nur unzureichend zugänglich ist. Komplementär wurden Gefügeuntersuchungen mittels Raster- und Transmissionselektronenmikroskopie, begleitet von Röntgendiffraktometrie im Labormaßstab und Härtemessungen, an wärmebehandelten Proben zur Verifikation herangezogen. Die aussichtsreichsten Legierungsvarianten der Vorstudie wurden Zug- und Kriechprüfungen unterzogen und auf ihre Warmumformbarkeit mittels uniaxialen Druckversuchen mit einem Umformsimulator Gleeble 3500 untersucht. Eine Adaptierung von Legierungszusammensetzung und Warmprozessierung erlaubt die Definition einer TNM-Variante für den Einsatz bis oberhalb 800 °C.
KW - Intermetallische Werkstoffe
KW - Titanaluminide
KW - Legierungsentwicklung
KW - Thermomechanische Prozessierung
KW - Mechanische Eigenschaften
KW - Intermetallics based on TiAl
KW - Titanium aluminides
KW - Alloy development
KW - Thermomechanical processing
KW - Mechanical properties
M3 - Dissertation
ER -