Thermomechanical processing and high-temperature behavior of spark-plasma-sintered near-α Ti-8242NbS alloy

Titel in Übersetzung: Thermomechanische Verarbeitung und Hochtemperaturverhalten einer "Spark Plasma" gesinterten Near-Alpha Ti-8242NbS Legierung

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenMasterarbeit

Abstract

Near-α Titanlegierungen bieten ein hohes Potenzial für die Hochtemperaturanwendungen in Bereichen der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und dem Schiffsbau. Diese Legierungsklasse kombiniert hohe Festigkeiten, eine geringe Dichte und gute Kriech- und Oxidationsbeständigkeit. Die derzeitige Forschung konzentriert sich auf die Entwicklung von verstärkten near-α Titanlegierungen, welche auch über 600 °C eingesetzt werden können. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der thermomechanischen Verarbeitung und dem Hochtemperaturverhalten einer neuen near-α Titanlegierung mit der Bezeichnung Ti8242NbS. Die Legierung wurde mittels Funkenplasmasintern hergestellt. In den ersten Schritten wurden thermomechanische Verarbeitungsrouten definiert, um voll-lamellare, bi-lamellare und bi-modale Mikrostrukturen einzustellen und sie hinsichtlich ihrer Eignung für den Einsatz bei Hochtemperaturen zu vergleichen. Um die Ausscheidungskinetik bei erhöhten Temperaturen zu untersuchen, wurden Wärmebehandlungen bei unterschiedlichen Temperaturen und Verweilzeiten durchgeführt. Die Ergebnisse haben gezeigt, dass die Ausscheidungshärtung bei voll-lamellarer Mikrostruktur nach 24-stündiger Auslagerung bei 670 °C ein Maximum von 397 HV5 erreicht. Anschließende TEM-Untersuchungen haben gezeigt, dass die Härtesteigerung von 20 HV5 auf fein verteilte Ti3Al-Partikel innerhalb der α-Lamellen beruht. Die mechanische Charakterisierung in dieser Arbeit bestand aus Zug- und Kriechexperimenten an verschiedenen Zuständen. Es zeigte sich, dass die Ausscheidungshärtung der Ti8242NbS Legierung zwar die Streckgrenze bei 650 °C um 40 MPa erhöht, jedoch gleichzeitig die Gesamtdehnung auf einen Minimalwert von 0,24 % verringert hat. Die Kriechexperimente haben ergeben, dass die gealterte Ti8242NbS Legierung mit voll-lamellarer Mikrostruktur die geringste Kriechrate von 1,0∙10^(-8) s^(-1) aufweist, und damit besser abschneidet als die Ti6242S Legierung. Abschließende Oxidationstests zeigten ebenfalls den Vorteil von Ti8242NbS gegenüber der Ti6242S Legierung für die Anwendung als Hochtemperaturwerkstoff.
Titel in ÜbersetzungThermomechanische Verarbeitung und Hochtemperaturverhalten einer "Spark Plasma" gesinterten Near-Alpha Ti-8242NbS Legierung
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Clemens, Helmut, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung8 Apr. 2022
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2021

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Hochtemperatur-Legierung
  • Auslagerungshärtung
  • Near-α Titanlegierung
  • Kriechbeständigkeit
  • Oxidationsbeständigkeit
  • Thermomechanische Verarbeitung

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