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 Karl Franzens University Graz

Graz University of Technology 

Intermetallische Titanaluminide - von der Grundlagenforschung zur Anwendung
Univ.-Prof. Dipl.-Ing. Dr. Helmut Clemens
Montanuniversität Leoben, Department Metallkunde und Werkstoffprüfung
17:00 - 18:00 Tuesday 13 January 2015 KFU HS 5.01

Intermetallische Hochtemperaturwerkstoffe auf der Basis von -TiAl haben nach einer langen Periode intensiver Grundlagenforschung nun Anwendung als Konstruktionswerkstoff in besonders umweltfreundlichen Flugzeugtriebwerken und Fahrzeugmotoren gefunden. Die attraktiven Eigenschaften dieser Werkstoffklasse leiten sich aus dem hohen Schmelzpunkt, der geringen Dichte, dem hohen spezifischen Elastizitätsmodul, dem guten Oxidationsverhalten sowie der hohen spezifischen Zug- und Kriechfestigkeit im Temperaturbereich von 600 - 800°C ab. Nachteile von konventionellen -TiAl-Basislegierungen sind ihre schwere Verarbeitung, die geringe Duktilität bei Raumtemperatur sowie die Anisotropie der mechanischen Eigenschaften, die auf chemische Inhomogenitäten und Textureffekten zurückzuführen sind. Zur Entwicklung von TiAl-Legierungen, die diese Nachteile nicht ausgeprägt zeigen, wurden neue Wege in Legierungsentwicklung und Legierungsdesign beschritten. Eine erste Legierungsauswahl erfolgte durch thermodynamische Modellierung, wobei auf eine kommerzielle Datenbank zurückgegriffen wurde. Für die experimentelle Verifikation, z.B. der auftretenden Phasen und Phasenumwandlungen, wurden in-situ Experimente mit hochenergetischer Röntgenstrahlung durchgeführt. Die Bestimmung der Ordnungstemperaturen erfolgte mittels Neutronendiffraktometrie. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen führten zur Entwicklung einer -stabilisierten TiAl-Legierung, die mittels konventioneller Umformmethoden verarbeitet werden kann, was bislang technisch nicht möglich war. Wie bei allen Werkstoffen werden die mechanischen Eigenschaften durch die vorliegende Mikrostruktur bestimmt. Wegen des komplexen Gefügeaufbaues dieser mehrphasigen Legierungen ist es schwierig, eine eindeutige Korrelation zwischen den einzelnen Gefügebestandteilen und den mechanischen Eigenschaften anzugeben. Aus diesem Grund wurden zur Charakterisierung der Mikrostruktur neben konventionellen Methoden verstärkt hochauflösende Verfahren, wie dreidimensionale Atomsondentomographie und Transmissionselektronenmikroskopie, eingesetzt.