Prozessanalyse und Eigenschaftsoptimierung einer Near-α-Titan-Legierung für den Motorsport

Diese Arbeit charakterisiert eine Near‑α‑Titanlegierung (P226) für den Einsatz als Pleuelwerkstoff im Motorsport und verknüpft Prozessführung, Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften mit dem Ziel, eine dem Fertigungsprozess angepasste und optimierte Wärmebehandlung zu identifizieren.
Im Vergleich zu Ti‑6Al‑4V weist P226 eine niedrigere Dichte und einen höheren E‑Modul auf, jedoch geringere Härte und Bruchzähigkeit. Pulsversuche weichen zudem von Simulationen ab, was auf ein noch nicht ganz verstandenes Ermüdungsverhalten hindeutet. Insgesamt ist Auslagern bei 500 °C/2 h für statische Kennwerte vielversprechend, während die Anfälligkeit für rissinitiierende Randzonen, die reduzierte Zähigkeit, die Diskrepanzen unter dynamischer Last und die höheren Materialkosten die unmittelbare Substitution von Ti‑6Al‑4V begrenzen und weiterführende Verifikationen erfordern.
Entlang der Prozesskette führt die mehrfache Umformung zu einer geschmiedeten Pleuelstange mit hoher Versetzungsdichte, Textur und verfeinerten Lamellenabständen der sekundären α-Körner. Das führt zu Eigenspannungen, welche in der anschließende subtraktiven Endbearbeitung zu einem höheren Werkzeugverschleiß führt. Ein anschließende Lösungsglühen homogenisiert das Gefüge und steigert die Duktilität. Eine systematische Auslagerungsversuchsreihe zeigt ein geeignetes Parameterfenster bei 500 °C/2 h, welche das beste Festigkeits‑Duktilitäts‑Verhältnis liefert. Dagegen verursacht 540 °C/6 h eine ausgeprägte Versprödung (Bruchdehnung≈ 1,3 %), getrieben durch Korngrenzenanreicherung β‑stabilisierender Elemente und die mittels TEM‑SAED nachgewiesene α₂‑Ausscheidung.