Metallphysik

Profil

γ-TiAl Legierungen

Profil1

Turboladerräder aus einer TiAl-Legierung

Legierungen auf der Basis der intermetallischen Phase γ-Titanaluminid werden, wegen ihrer guten spezifischen Festigkeit, zunehmend als Leichtbauwerkstoff in Flugturbinen und Motoren im Temperaturbereich bis 800 °C eingesetzt.

Die Arbeiten der Abteilung Metallphysik zielen auf die Weiterentwicklung dieser Legierungen und geeigneter Herstellverfahren mittels der Pulver-, Guß- und Umformtechnologie. Unverzichtbar ist es dabei die Ursachen der für die Anwendung wesentlichen mechanischen Eigenschaften zu verstehen und ihre Abhängigkeit von der Zusammensetzung und den Herstellungsbedingungen aufzuklären. Dazu werden umfangreiche Untersuchungen zur Charakterisierung von Mikrostruktur und atomaren Defekten sowie des mechanischen Verhaltens dieses Legierungssystems angestellt. weitere Informationen

Mikrostruktur einer neuartigen nanoskaligen TiAl-Legierung und Zugtestkurven, die die hervorragende Kombination von höchster Festigkeit mit guter Duktilität bis zu Temperaturen von 700 °C zeigen

Ein Schwerpunkt bei den Prozesstechniken liegt auf der pulvermetallurgischen Prozessroute für Titanaluminid- und Titanlegierungen. Dazu wird eine für die Herstellung von TiAl und Ti- Legierungspulvern entwickelte Pulververdüsungsanlage (PIGA) betrieben. Der Einsatz kalter Tiegel oder die berührungslose Verdüsung im sogenannten EIGA-Verfahren ist dabei speziell auf Titan- und TiAl-Werkstoffe mit ihrer hohen Empfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen ausgelegt. Zusätzlich steht eine umfangreiche Ausstattung zum Hantieren und Charakterisieren der Pulver zur Verfügung.

Das Forschungsprogramm der Abteilung reicht von der Grundlagenforschung für TiAl-Werkstoffe bis zu engen Kooperationen mit Industrieunternehmen zur Implementierung von TiAl-Legierungen in den verschiedenen Anwendungsbereichen. In der Grundlagenforschung werden anspruchsvolle Untersuchungsmethoden wie die hochauflösende und analytische Elektronenmikroskopie oder Beugungsexperimente mit Synchrotron- und Röntgenstrahlungsquellen in speziellen in-situ Probenumgebungen zur Aufklärung der fundamentalen Verformungs- und Schädigungsmechanismen sowie der komplexen Phasenkonstitution benutzt. Im Rahmen der Industriekooperationen werden Prozesstechniken auf industriellen Anlagen entwickelt oder auf sie übertragen und die Eigenschaften der Legierungen für die spezifischen Anforderungen des zukünftigen Anwenders optimiert.

Neuartige Co-Basis Superlegierungen

Y/Y'-Mikrostruktur einer neuen Co-Basis Superlegierung – das Beugungsmuster zeigt die Reflexe der kubischen Matrix und der geordneten, kohärent eingebetteten Ausscheidungsphase

Durch die Ausscheidung einer intermetallischen Härtungsphase in System Co-Al-W lassen sich mechanische Eigenschaften bei hoher Temperatur erreichen, die mit denen von Nickelbasis Superlegierungen konkurrenzfähig sind. Auch wenn diese Materialien viele Ähnlichkeiten mit den bekannten Nickelbasis Superlegierungen aufweisen sind viele Fragestellungen bei den Mechanismen der plastischen Verformung, der Phasenkonstitution, der Mikrostrukturentwicklung und der physikalischen Eigenschaften noch offen. Wir untersuchen diese Fragestellungen eigenständig oder in Kooperation mit wissenschaftlichen Partnern an Modelllegierungen, um die Grundlagen für eine mögliche spätere Entwicklung kommerzieller Legierungen zu schaffen.