TY - BOOK

T1 - Legierungs- und Prozessentwicklung von (α+β)-Titanlegierungen für ballistische Schutzanwendungen

AU - Janda, Alexander

N1 - gesperrt bis 07-09-2027

PY - 2022

Y1 - 2022

N2 - Zweiphasige (α + β)-Titanlegierungen weisen ein attraktives Eigenschaftsprofil auf, indem sie die Vorteile der kriech- und korrosionsbeständigen α-Legierungen mit geringer Dichte und der hochfesten, besser umformbaren β-Legierungen kombinieren. Dadurch finden sie Anwendung in Einsatzgebieten mit hohen Anforderungen wie der Luftfahrt, dem Rennsport, der chemischen Industriesowie dem Defence-Bereich. In der vorliegenden Arbeit wurde eine Legierungsentwicklung,aufbauend auf dem Konzept der vielfach eingesetzten Legierung Ti-6Al-4V (in m.%), durchgeführt. Ziel dabei war es, optimierte Eigenschaften für die Anwendung in ballistischen Schutzelementen zu erreichen, bei gleichzeitiger Verbesserung der Prozesseigenschaften für die industrielle Fertigung von Blechen und Platten mittels Warmwalzprozess. Um bei den Untersuchungen die Mikrostrukturbandbreite von (α+β)-Titanlegierungen und damit das große Spektrum mechanischer Eigenschaften zu berücksichtigen, wurden Wärmebehandlungen an umgeformtem Material durchgeführt. Im Fokus der Arbeit steht der Vergleich zwischen den neuartigen (α + β)-Legierungenund Ti-6Al-4V. Dieser erfolgt in Form von mechanischer Erprobung über quasi-statische Zug- und Druckversuche, aber auch im dynamischen Bereich über Split-Hopkinson Pressure Bar Versuche und ballistische Tests. Komplementär dient eine umfassende mikrostrukturelle Charakterisierung der Gegenüberstellung von Mikrostrukturen sowie dem Rückschluss auf beobachtete Schädigungsmechanismen, die durch Belastungen bei hohen Dehnraten auftreten. Als Resultat dieser Arbeit geht eine neuartige (α + β)-Legierung mit erhöhter ballistischer Schutzwirkung und erweitertemSpektrum mechanischer Eigenschaften hervor. Im Zuge der durchgeführten Legierungs- und Prozessentwicklung wurde gegenüber Ti-6Al-4V eine Verringerung der Prozesstemperaturen um 100 ℃ erzielt und die resultierende maximale Zugfestigkeit konnte um ≈10 % erhöht werden.

AB - Zweiphasige (α + β)-Titanlegierungen weisen ein attraktives Eigenschaftsprofil auf, indem sie die Vorteile der kriech- und korrosionsbeständigen α-Legierungen mit geringer Dichte und der hochfesten, besser umformbaren β-Legierungen kombinieren. Dadurch finden sie Anwendung in Einsatzgebieten mit hohen Anforderungen wie der Luftfahrt, dem Rennsport, der chemischen Industriesowie dem Defence-Bereich. In der vorliegenden Arbeit wurde eine Legierungsentwicklung,aufbauend auf dem Konzept der vielfach eingesetzten Legierung Ti-6Al-4V (in m.%), durchgeführt. Ziel dabei war es, optimierte Eigenschaften für die Anwendung in ballistischen Schutzelementen zu erreichen, bei gleichzeitiger Verbesserung der Prozesseigenschaften für die industrielle Fertigung von Blechen und Platten mittels Warmwalzprozess. Um bei den Untersuchungen die Mikrostrukturbandbreite von (α+β)-Titanlegierungen und damit das große Spektrum mechanischer Eigenschaften zu berücksichtigen, wurden Wärmebehandlungen an umgeformtem Material durchgeführt. Im Fokus der Arbeit steht der Vergleich zwischen den neuartigen (α + β)-Legierungenund Ti-6Al-4V. Dieser erfolgt in Form von mechanischer Erprobung über quasi-statische Zug- und Druckversuche, aber auch im dynamischen Bereich über Split-Hopkinson Pressure Bar Versuche und ballistische Tests. Komplementär dient eine umfassende mikrostrukturelle Charakterisierung der Gegenüberstellung von Mikrostrukturen sowie dem Rückschluss auf beobachtete Schädigungsmechanismen, die durch Belastungen bei hohen Dehnraten auftreten. Als Resultat dieser Arbeit geht eine neuartige (α + β)-Legierung mit erhöhter ballistischer Schutzwirkung und erweitertemSpektrum mechanischer Eigenschaften hervor. Im Zuge der durchgeführten Legierungs- und Prozessentwicklung wurde gegenüber Ti-6Al-4V eine Verringerung der Prozesstemperaturen um 100 ℃ erzielt und die resultierende maximale Zugfestigkeit konnte um ≈10 % erhöht werden.

KW - Titanium alloys

KW - ballistic protection

KW - ballistic impact

KW - dynamic deformation

KW - alloy development

KW - hot-rolling

KW - Titanlegierungen

KW - Schutzbleche

KW - ballistischer Impakt

KW - dynamische Verformung

KW - Legierungsentwicklung

KW - Warmwalzen

M3 - Dissertation

ER -