Basischarakterisierung von intermetallischen Titanaluminid-Legierungen für die Anwendung im Abgasturbolader

Moderne Titanaluminid- (TiAl-) Legierungen bieten gegenüber den Konkurrenzwerkstoffen der Superlegierungen auf Basis von Nickel verbesserte spezifische Eigenschaften aufgrund ihrer geringen Dichte. Die in dieser Arbeit untersuchte TiAl-Legierung, die sogenannte TNM-Legierung mit einer nominellen Zusammensetzung von Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B (in Atomprozent), stellt einen derartigen innovativen Hochtemperaturwerkstoff dar, der aufgrund von Downsizing-Konzepten bei zukünftigen Verbrennungsmotoren durch Steigerung der Effizienz in der Turboladereinheit als Turboladerlaufrad vermehrt zum Einsatz kommt. Ein begleitender Schritt zur Verbesserung dieser Werkstoffklasse ist die Optimierung der Prozessroute, d.h. ein eigenschaftsoptimierter Schmiedeprozess mit anschließender spanender Bearbeitung für ein verbessertes aerodynamisches Verhalten. Dazu wurde in dieser Arbeit der Schwerpunkt auf die Basischarakterisierung der Vormaterialien bis hin zum endformnahen Schmiederohling gelegt. Zur Bestimmung der Gefüge kamen vorwiegend Licht-, Rasterelektronen- und Transmissionselektronenmikroskopie sowie Röntgendiffraktion zum Einsatz. Die mechanischen Eigenschaften wurden mittels Härtemessung bzw. bei Temperaturen bis 800 °C mittels Zug- und Kriechversuchen bestimmt. Des Weiteren wurde in dieser Arbeit eine alternative Herstellungsroute des Vormaterials durch Plasmalichtbogenumschmelzen etabliert und durch Zulegieren von Si eine Verbesserung der Gusseigenschaften erzielt. Dazu wurden erste richtungsweisende Kriechversuche durchgeführt, um das Einsatzpotential dieser neuen TiAl-Legierung abzuschätzen.