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T1 - Entwicklung intermetallischer TNM-Basislegierungen mit erhöhter Anwendungstemperatur

AU - Kastenhuber, Michael

N1 - gesperrt bis 19-05-2022

PY - 2017

Y1 - 2017

N2 - Die intermetallische γ-TiAl-Basislegierung TNM der nominellen Zusammensetzung Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B (in at.%) findet bereits Anwendung als Niederdruckturbinenschaufelwerkstoff in umweltfreundlichen Flugzeugtriebwerken. Mit dem Ziel die Einsatztemperatur zu erhöhen und damit das Einsatzspektrum zu erweitern, wurde der Effekt weiterer Legierungselemente auf das Phasensystem und die Mikrostruktur untersucht sowie die mechanischen Eigenschaften, d.h. Zug- und Kriechversuche bei Temperaturen von 750°C und höher, gemessen. Hinsichtlich einer zukünftigen alternativen Herstellungsmethode für die TNM-Legierung wurden schmelz- und pulvermetallurgische Verfahren analysiert. Beginnend vom Gussmaterial bzw. Pulver bis hin zu heißisostatisch gepressten Billets wurden Wärmebehandlungsstudien und metallographische Untersuchungen, wie Transmissionselektronenmikroskopie, Röntgendiffraktometrie und in-situ Versuche mittels Synchrotronstrahlung, durchgeführt. Des Weiteren wurden komplementäre Differenzkalorimetrieversuche vorgenommen. Die Ergebnisse dieser Methoden dienten der Analyse der Wirkungsweise der Legierungselemente auf die Phasenanteile unter Optimierung der Mikrostruktur. Durch die mechanische Prüfung am Bulk-Material mit einsatzoptimierten Gefügen wurde anschließend das Potential der Festigkeitssteigerung bei Hochtemperatur sowie der Einfluss auf die Duktilität untersucht. Die geprüften Proben wurden nachfolgend elektronenmikroskopisch analysiert, um auf die auftretenden Verformungsmechanismen während Zug- und Kriechversuche rückzschließen zu können. Mit der vorliegenden Arbeit wurde eine Basis für die nachhaltige Erhöhung der Einsatztemperatur von γ-TiAl-Basislegierungen von über 800°C geschaffen.

AB - Die intermetallische γ-TiAl-Basislegierung TNM der nominellen Zusammensetzung Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B (in at.%) findet bereits Anwendung als Niederdruckturbinenschaufelwerkstoff in umweltfreundlichen Flugzeugtriebwerken. Mit dem Ziel die Einsatztemperatur zu erhöhen und damit das Einsatzspektrum zu erweitern, wurde der Effekt weiterer Legierungselemente auf das Phasensystem und die Mikrostruktur untersucht sowie die mechanischen Eigenschaften, d.h. Zug- und Kriechversuche bei Temperaturen von 750°C und höher, gemessen. Hinsichtlich einer zukünftigen alternativen Herstellungsmethode für die TNM-Legierung wurden schmelz- und pulvermetallurgische Verfahren analysiert. Beginnend vom Gussmaterial bzw. Pulver bis hin zu heißisostatisch gepressten Billets wurden Wärmebehandlungsstudien und metallographische Untersuchungen, wie Transmissionselektronenmikroskopie, Röntgendiffraktometrie und in-situ Versuche mittels Synchrotronstrahlung, durchgeführt. Des Weiteren wurden komplementäre Differenzkalorimetrieversuche vorgenommen. Die Ergebnisse dieser Methoden dienten der Analyse der Wirkungsweise der Legierungselemente auf die Phasenanteile unter Optimierung der Mikrostruktur. Durch die mechanische Prüfung am Bulk-Material mit einsatzoptimierten Gefügen wurde anschließend das Potential der Festigkeitssteigerung bei Hochtemperatur sowie der Einfluss auf die Duktilität untersucht. Die geprüften Proben wurden nachfolgend elektronenmikroskopisch analysiert, um auf die auftretenden Verformungsmechanismen während Zug- und Kriechversuche rückzschließen zu können. Mit der vorliegenden Arbeit wurde eine Basis für die nachhaltige Erhöhung der Einsatztemperatur von γ-TiAl-Basislegierungen von über 800°C geschaffen.

KW - Intermetallic Titanium Aluminides

KW - Processing

KW - Phase fractions

KW - Microstructure

KW - Mechanical properties

KW - Service temperature

KW - Intermetallische Titanaluminide

KW - Herstellmethoden

KW - Phasenanteile

KW - Mikrostruktur

KW - Mechanische Eigenschaften

KW - Einsatztemperatur

M3 - Dissertation

ER -