In-situ high-energy X-ray diffraction on an intermetallic β-stabilised γ-TiAl alloy

Titel in Übersetzung: In-situ Experimente mittels hochenergetischer Röntgenbeugung an einer intermetallischen, β-stabilisierten γ-Titanaluminid-Legierung

Petra Erdely

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

Abstract

In-situ Hochenergie-Röntgenbeugung (engl. HEXRD) ist eine leistungsstarke und vielseitige Technik, um die Struktur von Materialien in einem dynamischen Zusammenhang zu untersuchen. Während Strahlungsquellen und Hardware- komponenten stetig weiterentwickelt werden und die entsprechende Software zur Datenauswertung an Benutzerfreundlichkeit gewinnt, gibt es bisher noch keine einheitliche Lösung, um zahlenmäßig großen Serien von Beugungsmustern, die während eines in-situ Versuches aufgenommen wurden, Informationen wie zum Beispiel Phasenanteilsverläufe zu entziehen. Im ersten Teil der vorliegenden Arbeit wird aus diesem Grund eine entsprechende Datenreduktionsroutine vorgestellt. Der zweite Teil der Arbeit widmet sich der Untersuchung einer TNM-Legierung mit erhöhtem Gehalt an β-stabilisierenden Legierungselementen Nb und Mo mittels in-situ HEXRD. In einem Dilatometerversuchsaufbau im Synchrotronstrahlengang wurden geschmiedete und homogenisierte Proben im (α+β+γ)-Phasenfeld geglüht und anschließend mit Kühlraten von 35 bis 1200 K/min auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Phasenverläufe, dargestellt in Abhängigkeit der Temperatur sowie der Zeit, wurden mit den resultierenden Gefügen korreliert. Der Schwerpunkt wurde dabei auf die Entwicklung der γ-TiAl-Phase gelegt, für die ein ZTU-Schaubild für kontinuierliche Abkühlung abgeleitet wurde. Ergänzende in-situ Aufheizexperimente nahe dem thermodynamischen Gleichgewicht sowie quantitative Metallographie an wärmebehandelten und wasserabgeschreckten Proben lieferten zusätzliche Informationen zur Temperaturkalibrierung. Intermetallische TNM-Legierungen weisen exzellente Verarbeitungseigen- schaften auf, da bei Warmumformtemperatur ein hoher Gehalt an ungeordneter β-Phase vorhanden ist. Durch eine mehrstufige Wärmebehandlung nach dem Schmieden können ausgewogene mechanische Eigenschaften eingestellt werden. Die durchgeführten in-situ Beugungsexperimente boten einen tiefen Einblick in das Phasenumwandlungsverhalten der untersuchten Multiphasen-Legierung. Diese Erkenntnisse, die für die Optimierung von Wärmebehandlungsschritten essentiell sind, sind mit konventionellen Charakterisierungstechniken bislang nicht zu gewinnen.
Titel in ÜbersetzungIn-situ Experimente mittels hochenergetischer Röntgenbeugung an einer intermetallischen, β-stabilisierten γ-Titanaluminid-Legierung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Mayer, Svea, Mitbetreuer (intern)
  • Clemens, Helmut, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung19 Dez. 2014
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2014

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Intermetallische Werkstoffe
  • Titanaluminide
  • in-situ
  • Beugungsmethoden

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