Study on Stabilization of α-case in Ti-6Al-4V

Titel in Übersetzung: Wärmebehandlungsstudie zur Stabilisierung der α-Phase in Ti-6Al-4V

Thomas Lukas

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

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Abstract

Diese Arbeit wurde durch das Auftreten einer Ausscheidung inspiriert, die in einer geometrischen Ähnlichkeit mit einem "L" ausschied und deshalb den Namen „L-Phase“ trägt. Jene Phase wurde zuerst im Gefüge von Schmiedeteilen und -platten aus der konventionellen (α+β) Legierung Ti-6Al-4V gefunden. Die erwähnten Schmiedestücke hatten eine β Glühung gemein und der Einfluss des umgebenden Sauerstoffs wurde als Grund für das Auftreten dieser Phase verantwortlich gemacht. Denn alle der untersuchten Proben waren an Luft geglüht und abgekühlt worden. Die Annahme war daher, dass das Material eine Art α Case durch den Sauerstoffgehalt, der im Material enthalten ist, von selbst ausgebildet hat. Die Entstehung und die charakteristische Form dieser Phase wurde zuvor nicht dokumentiert und wurde deshalb Ziel, der in dieser Arbeit durchgeführten Versuche. Die L Phase sollte reproduziert und anhand ihres Auftretens und den mechanischen Eigenschaften charakterisiert werden. Zusätzlich sollte ein Versuch durchgeführt werden, jene Phase komplett zu verhindern, um die Ausbildung der L Phase kontrollieren zu können. Deshalb wurde eine Wärmebehandlungsstudie mit einer anschließenden Lichtmikroskopie (LIMI) Studie durchgeführt, um das Ausscheidungs- und Wachstumsverhalten zu dokumentieren. Zusätzlich wurde eine ausführliche Mikrohärte Studie gemacht, um mit den Resultaten ein mathematisches Modell zu erstellen, was für die Berechnung des Diffusionskoeffizienten von Sauerstoff in Ti-6Al-4V herangezogen werden kann. Mit einer Elektronenrücksteubeugungs- (EBSD) Messung über einer nanoindentierten Zone wurde ein Zusammenhang zwischen dem Orientierungsverhalten der Phase und ihrer mechanischen Eigenschaften untersucht. Um Sauerstoff als Hauptverantwortlichen für die Entstehung der L Phase zu bestätigen, wurde eine chemische Untersuchung mit wellenlängendispersiver Röntgenspektroskopie (WDX), energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDX) und Röntgendiffraktion (XRD) durchgeführt. Die Untersuchung der Wärmebehandlungsstudie hat in einer ausführlichen Charakterisierung des Wachstumsverhaltens der L Phase, einer bevorzugten Wachstumsbedingung und in der kompletten Verhinderung der Ausbildung der Phase geendet. Die Härte und der E-Modul wurden als signifikant höher ermittelt als die Ti-6Al-4V Matrix des Materials. Sauerstoff wurde als Hauptstabilisator und als stärkerer Stabilisator als Aluminium für die α Phase ermittelt. Zusätzlich wurden Titannitride an der Oberfläche der Proben nachgewiesen.
Titel in ÜbersetzungWärmebehandlungsstudie zur Stabilisierung der α-Phase in Ti-6Al-4V
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Mayer, Svea, Betreuer (intern)
  • Janda, Alexander, Mitbetreuer (intern)
Datum der Bewilligung25 Juni 2021
DOIs
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021

Bibliographische Notiz

gesperrt bis 30-04-2023

Schlagwörter

  • Titanlegierung : Titanoxide : Ti-6Al-4V : Ti64 : α case : Wärmebehandlung : Lichtmikroskopie : Härtemessung : Diffusion : Orientierungsverhalten : IPF : Nanoindentation : EBSD : WDX : EDX : XRD : Titannitride : α Stabilisator

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