Intermetallics



 

Intermetallics
 

Titanaluminide, intermetallische Legierungen mit den Hauptlegierungselementen Titan und Aluminium, zählen zu den viel versprechenden Werkstoffsystemen für Anwendungen im Hochtemperatur- und Strukturbereich in der Zukunft. Aufgrund ihrer geringen Dichte von 3,9 g/cm³ bis 4,1 g/cm³ bei einer gleichzeitig guten Hochtemperaturfestigkeit sind diese Werkstoffe prädestiniert für den Einsatz in stationären Gas- oder Flugzeugturbinen sowie im Automobilbau für Ventile und Turbolader.

Die technisch relevanten Legierungen weisen je nach thermo-mechanischer Behandlung und Zusammensetzung sehr unterschiedliche Gefügemorphologien auf, die sich wesentlich auf die mechanischen Eigenschaften auswirken. Während beispielsweise die globularen Near-γ-Gefüge eine bessere Duktilität aufweisen, zeigen die lamellaren Gefüge eine höhere Zähigkeit.

Konventionelle Titanlegierungen können lediglich bis 550 °C eingesetzt werden, für Titanaluminide werden dagegen Einsatztemperaturen von bis zu 700 °C angestrebt, beschichtet sogar deutlich höher. Damit stehen sie in direkter Konkurrenz mit den etablierten warmfesten Stählen und Nickelbasis-Superlegierungen - bei gleichzeitig erheblich geringerer Dichte.

Das Institut für Werkstoff-Forschung arbeitet zusammen mit namhaften deutschen Flugzeugtriebwerks-Herstellern an der Optimierung und dem Verständnis dieser Werkstoffe. Dabei konzentrieren sich die Forschungsarbeiten vor allem auf die mikrostrukturelle Charakterisierung und den Zusammenhang zwischen Mikrostruktur und mechanischen Eigenschaften, wie Ermüdung, Rissausbreitung und Schadenstoleranz.

Ein spezieller Forschungsschwerpunkt ist die Impact-Prüfung von schaufelähnlichen Proben mit anschließender Bestimmung der Restlebensdauer. Die Impact-Versuche werden in enger Kooperation mit dem Institut für Bauweisen und Strukturtechnologi durchgeführt. Eine weitere Besonderheit der Arbeiten im DLR ist die enge Verzahnung zwischen Materialmodellierung und experimenteller Charakterisierung.


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