TiAl-basierte Halbzeuge durch Wärmebehandlung feinlaminarer Ti/Al-Kompositbleche

• Antragsteller: Professor Dr. Werner Skrotzki
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321924573

Die Verarbeitung von Titanaluminiden ist aufgrund ihrer großen Härte und Sprödigkeit bei Raumtemperatur außerordentlich schwierig. Da sie aufgrund des aufwendigen Herstellungsprozesses vergleichsweise teuer sind, werden titanaluminidbasierte Halbzeuge und Bauteile bis dato nur sehr sporadisch eingesetzt. Der zu erwartende Fortschritt auf dem derzeit intensiv beforschten Gebiet der endkonturgenauen oder zumindest endkonturnahen Formgebung sollte zu einer deutlichen Senkung der Prozesskosten führen und eine intensivere Nutzung der vorteilhaften Eigenschaften von Titanaluminiden insbesondere im Hochtemperaturbereich ermöglichen. Im Rahmen des Forschungsprojektes soll die Herstellung titanaluminidbasierter Halbzeuge durch Wärmebehandlung feinlaminarer Ti/Al-Kompositbleche untersucht werden. Die Herstellung des Ausgangsmaterials durch das Verfahren des Kumulativen Walzplattierens wurde unter Leitung des Antragstellers bis 03/2014 im Teilprojekt A1 'High Strength Metallic Composites (HSMetComp)' der sächsischen Landesexzellenzinitiative ECEMP, 'European Centre for Emerging Materials and Processes Dresden', entwickelt und optimiert. Die erzeugten Ti/Al-Kompositbleche haben bei einer Blechdicke von 2,5 mm maximal 512 Ti/Al-Phasengrenzen, die Dicke der Titanlagen beträgt in diesem Fall 4 µm und lässt sich durch anschließendes Kaltwalzen auf unter 400 nm reduzieren. Die Überführung von durch ein verwandtes Verfahren (Accumulated Swaging and bundling (ASB)) hergestellten Ti/Al-Multifilament-Drähten in eine TiAl/Ti3Al-Legierung konnte während der Bearbeitung des oben genannten Projektes gezeigt werden. Im Rahmen einer Vorstudie konnte die prinzipielle Machbarkeit der Überführung von Ti/Al-Kompositblechen in eine TiAl/Ti3Al-Zweiphasenlegierung nachgewiesen werden. Ziel des beantragten Projektes ist die umfassende Untersuchung des Umwandlungs- prozesses von Ti/Al-Kompositblechen in TiAl-basierte Bleche durch thermische Behandlung. Diesen Prozess gilt es zu optimieren. Dabei ist die Untersuchung der Phasenbildung an den Grenzflächen als Funktion der durch den Herstellungsprozess eingetragenen Energie, die Verfolgung der Mikrostruktur- und Texturentwicklung sowie die Veränderung des Spannungszustandes im Material während der Transformation von Interes- se. Die transformierten TiAl-Bleche sollen hinsichtlich ihrer resultierenden mechani- schen Eigenschaften charakterisiert werden. Darüber hinaus soll die Überführung nach vorangegangener Formgebung untersucht werden, um die Eignung des Verfahrens für die Herstellung komplexerer, endkonturnaher Halbzeuge (beispielsweise Profile) nachzuweisen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen