Phase transformations and grain growth in TNM based alloys

Titel in Übersetzung: Phasenumwandlungen und Kornwachstum in TNM Legierungen

Thomas Klein

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

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Abstract

Titanaluminide stellen eine attraktive Möglichkeit dar, um Ni-basis-Superlegierungen in verschiedenen Komponenten von Flugtriebwerken und Automobilmotoren zu ersetzen. Die Hauptgründe dafür sind eine geringe Dichte, gute mechanische Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen, gute Oxidationsbeständigkeit und Re-sistenz gegenüber ‚Titanfeuer‘. Untersuchte Legierungen waren die TNM Legierung, welche die Legierungselemente Niob, Molybdän und Bor enthält, sowie spezielle TNM Legierungen, welche zusätzlich Kohlenstoff enthalten. Ziel dieser Arbeit war es, Phasenumwandlungen und Kornwachstum in einem Hochtemperatur Konfokalen Laser-Scanning-Mikroskop in-situ zu untersuchen. Die β nach α Phasenumwandlung wurde bezüglich Morphologie der gebildeten α Phase unter verschiedenen Kühlraten untersucht. Niedrige Kühlraten führten zu äquiaxialen Strukturen, während hohe Kühlraten zu lanzettenähnlichen Widmanstätten Strukturen führten. Kontinuierliche Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder für den Beginn der β nach α Phasenumwandlung wurden erstellt. Während der Auslagerung bei hohen Temperaturen wurde die Ausscheidung einer Zweitphase in einer kohlenstoffhaltigen TNM Legierung beobachtet. Diese Ausscheidungen wurden als Ti2AlC Karbide identifiziert. Zwischen den Karbiden und der γ-Phase wurde eine Orientierungsbeziehung festgestellt. Des Weiteren wurde der Einfluss von Legierungselementen auf die Bildung der γ-Phase untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass Kohlenstoff den Umwandlungsprozess verlangsamt. Zusätzlich wurde das Auftreten einer zellularen Reaktion in der TNM Legierung an abgeschreckten und ausgelagerten Proben untersucht. Die Wanderung von Korngrenzen wurde bei einer Temperatur von 1300°C untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Verschiebung von Korngrenzen in Legierungen mit einem Einphasenfeld bei dieser Temperatur einem parabolischen kinetischen Gesetz folgt. Die Wanderung von Korngrenzen in Legierungen, welche ein Zweiphasenfeld enthalten, ist vergleichsweise langsam und folgt einem linearen Gesetz. Weiters wurde das Kornwachstum im β Einphasenfeld in β-erstarrenden Legierungen untersucht. Die klassische TNM Legierung zeigte eine kleinere Vergröberungsrate als die mit Kohlenstoff legierte TNM Legierung, da das β Einphasenfeld durch das Legieren mit Kohlenstoff zu höheren Temperaturen verschoben wird.
Titel in ÜbersetzungPhasenumwandlungen und Kornwachstum in TNM Legierungen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Dippenaar, Rian J., Mitbetreuer (extern), Externe Person
  • Clemens, Helmut, Betreuer (intern)
  • Mayer, Svea, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung13 Dez. 2013
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2013

Bibliographische Notiz

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Schlagwörter

  • Titanaluminide
  • Hochtemperatur Mikroskopie
  • Phasenumwandlungen
  • Kornwachstum

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