The effects of alloying elements on the microstructure of Al-rich TiAl alloys

Titel in Übersetzung: Einfluss von Legierungselementen auf die Mikrostruktur Al-reicher TiAl Legierungen

Reinhold Wartbichler

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

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Abstract

Ein erhöhter Al-Gehalt in γ-TiAl basierten Legierungen verringert die Dichte und verbessert das Oxidationsverhalten. Obwohl lamellare Strukturen aus γ-TiAl und r-TiAl2 herstellbar sind, erschweren metastabile Phasen, wie h-TiAl2 und Ti3Al5, das Erreichen eines Gleichgewichtszustandes und verspröden die Legierung. Der Einfluss weiterer Legierungselemente auf die Gefügeentwicklung Al-reicher TiAl Legierungen ist größtenteils unbekannt und wurde mit Mo, Nb und B im Zuge dieser Arbeit untersucht. Polykristallines Probenmaterial mit unterschiedlichen Zusammensetzungen wurde mittels Schwebeschmelze und Lichtbogenofen erzeugt. Verschiedene Wärmebehandlungen wurden durchgeführt, um einen umfangreichen Vergleich mit dem binären Legierungssystem zu ermöglichen. Die Proben wurden mittels Rasterelektronenmikroskop untersucht. Zur Phasenidentifikation wurde Pulverdiffraktion verwendet. Elektronenstrahlmikroanalyse wurde vorgenommen um Phasenzusammensetzungen und Löslichkeitsgrenzen festzustellen. Um die Umwandlungstemperaturen der stabilen und metastabilen Phasen zu erfassen wurden Differential-Thermoanalyse und dynamische Differenzkalorimetrie angewandt. Der Gusszustand zeigte herstellungsbedingte Defekte und Risse und Mo seigerte in allen Proben während der Abkühlung, wohingegen Nb nicht seigerte. Eine Homogenisierung war möglich durch Halten der Proben auf 1400°C für eine Stunde gefolgt von Ofenabkühlung. Wärmebehandlungen der Dauer von 200 Stunden auf 1000°C und 500 Stunden auf 800°C gefolgt von Wasserabschreckung wurden anschließend durchgeführt. Der Zusatz von Mo und Nb beeinflusste die Gefügeentwicklung und verringerte den Anteil an r-TiAl2, dennoch war es möglich für 1 at.% Mo lamellare Gefüge aus γ-TiAl und r-TiAl2 herzustellen. Keine der Proben erreichte einen Gleichgewichtszustand. Sowohl die Größe des γ-TiAl + r-TiAl2 Zweiphasengebietes als auch die Stabilität der versprödenden Ti3Al5-Phase nahmen mit einem erhöhten Mo-Gehalt ab. Übergangstemperaturen wurden festgestellt und ein quasibinares Phasendiagramm erzeugt.
Titel in ÜbersetzungEinfluss von Legierungselementen auf die Mikrostruktur Al-reicher TiAl Legierungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Mayer, Svea, Mitbetreuer (intern)
  • Clemens, Helmut, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung20 Okt. 2017
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2017

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 07-09-2018

Schlagwörter

  • Titanaluminide
  • Phasendiagramm
  • Phasenumwandlung
  • dynamische Differenzkalorimetrie
  • Elektronenmikroskopie
  • Phasenstabilität

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