Carbide precipitates in as-sintered and heat treated Ti-22Nb-(10Zr-xB) alloys processed by metal injection molding

Titel in Übersetzung: Karbidausscheidungen in gesinterten und wärmebehandelten Ti-22Nb-(10Zr-xB) Legierungen hergestellt mittels Metallpulverspritzgießen

Sandra Ebner

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

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Abstract

Ti-Nb Legierungen zählen zu den β-Titanlegierungen und sind aufgrund ihres niedrigen E-Moduls und ihrer ausgezeichneten Biokompatibilität ein aussichtsreicher Kandidat für den Einsatz als Implantatmaterial. Bei der Herstellung dieser Legierungen mittels Metallpulverspritzgießen (metal injection molding, MIM) kommt es jedoch zur Ausscheidung von Titankarbiden, die sich nachteilig auf die Duktilitätseigenschaften des Materials auswirken. Ziel dieser Arbeit war es, die Karbidmenge zu reduzieren und so die mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Dazu wurden verschiedene Legierungsvariationen, Ti-22Nb-(10Zr-xB) mit x=0, 0,3 und 0,5 (m.%), mittels MIM hergestellt und anschließend unterschiedlichen Wärmebehandlungen unterzogen. Der Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalt wurde analysiert und die Dichte bestimmt. Weitere Untersuchungen umfassten Lichtmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM), dynamische Differenzkalorimetrie (DSC), Röntgenbeugung (XRD) und Elektronenrückstreubeugung (EBSD). Es konnte gezeigt werden, dass sowohl Zirkon als auch Bor Einfluss auf den Sinterprozess nehmen, wodurch es zu einer Steigerung der Porosität und Verringerung der Korngröße kommt. Im Falle einer Borzugabe kommt es außerdem zur Bildung von Titanboriden, die jedoch nicht homogen im Gefüge verteilt sind. Eine Reduktion der Karbidmenge konnte durch Zulegieren von Zirkon und Bor erreicht werden. Die Wärmebehandlungen zeigten unterschiedliche Auswirkungen auf die Anzahl an Titankarbiden, wobei durch eine Glühung bei 1300 °C mit anschließender Wasserabschreckung die Ausscheidung von Karbiden nahezu vollständig unterdrückt werden konnte.
Titel in ÜbersetzungKarbidausscheidungen in gesinterten und wärmebehandelten Ti-22Nb-(10Zr-xB) Legierungen hergestellt mittels Metallpulverspritzgießen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Ebel, Thomas, Betreuer (extern), Externe Person
  • Clemens, Helmut, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung1 Juli 2016
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2016

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Titan
  • beta-Titanlegierung
  • Metallpulverspritzgießen
  • MIM
  • Titankarbide
  • Wärmebehandlung

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