Zur Bewältigung der Werkstoffprobleme bei Flugzeug- und Automotoren sowie bei Raumfahrzeugen wird ein Überblick gegeben über die Entwicklung und Verarbeitung von Hochtemperaturlegierungen auf der Basis intermetallischer gamma-TiAl-Verbindungen. Zur Verbesserung der plastischen Verformbarkeit werden diese zweiphasig (gamma-TiAl und alpha2-Ti3Al) eingesetzt und mit Cr, Mn und V legiert. Die Elemente Nb, Ta und W erhöhen die Oxidationsbeständigkeit und die Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen. Der Zusätze von B und C dienen der Kornverfeinerung bzw. der Erhöhung der Kriechfestigkeit. Zur Verarbeitung der Legierungen werden die Gußstückverarbeitung und die Pulvermetallurgie angewendet. Die Gußstücke werden durch Vakuumumschmelzen mit Elektroden erhalten, wobei zur Homogenisierung zusätzlich Masterlegierungen (CrBAl, CrAlSi, NbAlTiC) eingesetzt werden. Die am häufigsten gefertigten Gußstücke haben die Zusammensetzung Ti-46,5Al-4(Cr,Nb,Ta,B). Durch eine Optimierung der Gußstückfertigung kann das teure Heißisostatische Pressen vermieden werden. Die Ausgangspulver für den pulvermetallurgischen Fertigungsprozeß werden durch eine Plasma-Inertgas-Atomisierung in der oben genannten Zusammensetzung hergestellt. Die ohnehin geringen Mikrogefügefehler werden beim Warmwalzen beseitigt. Das Schmieden der großen Gußstücke erfolgt unter isothermen Bedingungen mit niedrigen Verformungsgeschwindigkeiten. Das Blechwalzen wird zur Zeit an Werkstücken mit Ausmaßen von bis zu 1800 x 500 x 1,0 mm3 durchgeführt. Die typischen Werkstückgrößen beim Strangpressen liegen bei 120 x 30 x 4000 mm3. Als Alternative zum Gieß- und Schmiedeprozeß wird die neue NNS-Technologie (Near-Net Shape) eingesetzt. Die TiAl-Legierungen lassen sich unterhalb von 1100 Grad C superplastisch umformen. Die wesentlichen Fügeverfahren für die TiAl-Legierungen sind das Laserstrahlschweißen (CO2-Laser) sowie das Hartlöten und Diffusionsverbinden bei hohen Temperaturen. Die TiAl-Legierungen lassen sich durch Schichten aus TiAl/Al2O3/Nb oder Ag-haltiges TiAl gegen die Hochtemperaturoxidation schützen.
Processing and applications of intermetallic gamma-TiAl-based alloys
Verarbeitung und Anwendungen intermetallischer gamma-TiAl-Legierungen
Advanced Engineering Materials ; 2 , 9 ; 551-570
2000
20 Seiten, 18 Bilder, 105 Quellen
Article (Journal)
English
Flugzeugmotor , Fahrzeugmotor , Raumfahrzeug , Titanaluminid , plastische Verformung , Verformungsfähigkeit , Legieren , Niobzusatz , Kohlenstoffzusatz , Chromzusatz , Tantalzusatz , Vanadiumzusatz , Manganzusatz , Oxidationsbeständigkeit , Kriechfestigkeit , Kornfeinung , Gussstück , Pulvermetallurgie , Vakuumumschmelzen , Vorlegierung , heißisostatisches Pressen , Schmieden , Blechwalzen , endabmessungsnahe Fertigung , superplastisches Umformen , Laserstrahlschweißen , CO2-Laser , Hartlöten , Aluminiumoxid , Titanaluminiumlegierung
Study on Fracture Behavior of gamma-TiAl Based Alloys
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