Auswirkung ternärer Legierungselemente auf die eutektoide Ti-6.4Ni-Legierung für additive Fertigung

Titan und dessen Legierungen werden fur die additive Fertigung und insbesondere fuer den Leichtbausektor immer beliebter, da sie die Eigenschaft geringe Dichte mit guter mechanischer Festigkeit verbinden. Aufgrund dessen wird die Entwicklung neuer Titanlegierungen immer mehr zu einem wesentlichen Thema. In der vorliegenden Arbeit werden die Auswirkungen von ternaer beigemengten Legierungselementen auf das eutektoide Ti-6.4(Gew.-%)Ni-System untersucht. Ziel ist es, einen hohen spezifischen E-Modul und eine hohe spezifische Steifigkeit zu erreichen, um die Legierungen attraktiv fur den Leichtbau in der Luft- und Raumfahrtindustrie zu machen. Dies sollte erreicht werden durch eine optimierte Einstellung der intermetallischen Phasen
durch Waermebehandlungen. Dazu wird vorrangig das Verhalten des eutektoiden Systems Titan-Nickel durch Zulegieren sogenannter traeger Eutektoide, wie Eisen und Chrom, betrachtet. Waehrend Ni zu den aktiven eutektoidbildenden Elementen zaehlt und ein schnelles Umwandlungsverhalten zeigt. Zusaetzlich wird auch der Einfluss der Zulegierung des α-stabilisiernden Aluminiums und des neutralen Elements Lanthan untersucht. Beginnend mit thermodynamischen Berechnungen werden erste thermische Analysen wie
Dilatometrie und Differenzkalorimetrie unterstutzt durch Mikrostrukturanalysen wie Rasterelektronenmikroskopie und Roentgenbeugung durchgefuhrt, um Einblicke in die auftretenden Phasenumwandlungen zu bekommen.
Ergaenzend werden spezifische mechanische Eigenschaften, wie Mikrohaerte, spezifischer E-Modul via Ultraschall, spezifische Steifigkeit und das Verhalten bei Stauchversuchen ermittelt.
Im Zuge der Untersuchungen zeigte sich, dass bei den Ternaerlegierungen Ti-6.4Ni-2Fe und Ti-6.4Ni-2Cr durch Loesungsgluhen und Auslagern oberhalb der eutektoiden Temperatur oder β-Transustemperatur ein beachtlicher Mikrohaerteanstieg durch Bildung intermetallischer Phasen oder Ordnungsphasen erzielt werden konnte, jedoch die Plastizitaet der
Werkstoffe aufgrund der auftretenden ω-Phase unbrauchbar wurde.
Bei Durchfuhrung des Auslagerungsprozesses unterhalb der β-Starttemperatur, konnte die Sproedigkeit der Werkstoffe gesenkt und die spezifische Steifigkeit in einen akzeptablen Bereich erhoeht werden. Zusaetzlich konnte eine spinodale Entmischung der α-Phasen in allen Legierungen nach dem Auslagern entdeckt werden.