Feinguss - Konstruieren und Gießen - Bundesverband der ...
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die G-TiAl6V4 (W.-Nr. 3.7165), die die<br />
größte wirtschaftliche Bedeutung hat. Bei<br />
höheren Einsatztemperaturen kommt zunehmend<br />
auch die Legierung G-TiAl-<br />
6Sn2Zr4Mo2Si (W.-Nr.3.7145) nach DIN<br />
17865 zur Anwendung. Die in den Gussteilenerzielten<br />
Eigenschaften liegen auf einem<br />
dem Halbzeug vergleichbaren Niveau.<br />
Die hohe Festigkeit des Titans gegenüber<br />
Aluminium <strong>und</strong> <strong>der</strong> geringe E-Modul<br />
gegenüber Stahl machen ein Richten <strong>der</strong><br />
gegossenen Teile schwierig. Mit speziellen<br />
Lehren aus Stählen mit ausgewählten<br />
Ausdehnungskoeffizienten kann aber<br />
bei <strong>der</strong> Wärmebehandlung das Gussteil<br />
durch Kriechen auf Maß gebracht werden.<br />
TiAl-Titanaluminide<br />
Ti-Al-Legierungen (TiAl) sind ein High-<br />
Tech-Werkstoff für Hochtemperaturanwendungen.<br />
Die TiAl-Aluminide bilden<br />
eine Familie von intermetallischen Werkstoffen,<br />
welche durch eine niedrige Dichte,<br />
gute Hochtemperatureigenschaften,<br />
einen guten Korrosionswi<strong>der</strong>stand <strong>und</strong><br />
hervorragende Kriecheigenschaften gekennzeichnet<br />
sind (Tabellen 2 <strong>und</strong> 3).<br />
Damit besitzen sie ein großes Potential<br />
zur Anwendung in Bereichen, die bisher<br />
von Nickelbasis-Superlegierungen dominiert<br />
wurden.<br />
Limitierungen des Werkstoffeinsatzes auf<br />
Gr<strong>und</strong> <strong>der</strong> niedrigen Duktilität bei Raumtemperatur<br />
wurden bereitsdurch dieEntwicklung<br />
neuer Legierungen überwun-<br />
Tabelle 2: Dichte <strong>und</strong> Schmelztemperatur <strong>der</strong> technisch angewandten<br />
TiAl-Aluminiden<br />
Legierung Chemische<br />
Zusammensetzung<br />
TNB-V2<br />
TNB-V5<br />
GE48-2-2<br />
Tabelle 3: Die wichtigen mechanischen Eigenschaften <strong>der</strong> TiAl-<br />
Aluminiden<br />
Mechanische Eigenschaften TNB-V2 TNB-V5 GE48-2-2<br />
Streckgrenze bei RT [MPa]<br />
Streckgrenze bei HT [MPa]<br />
Festigkeit bei RT [MPa]<br />
Festigkeit bei HT [MPa]<br />
Dehnung bei RT [%]<br />
Dehnung bei HT [%]<br />
1050<br />
800<br />
(800°C)<br />
1080<br />
830<br />
(800°C)<br />
1,0<br />
5,0<br />
(800°C)<br />
Kriecheigenschaften [s-1] 6,00E-09<br />
T:800°C,<br />
p:250MPa<br />
RT -Raumtemperatur<br />
HT -Hochtemperatur<br />
Ti-45Al-10Nb-0.2B<br />
Ti-45Al-5Nb-0.2C-0.2B<br />
Ti-48Al-2Cr-2N<br />
1 GKSS -Forschungszentrum Geesthacht GmbH<br />
2 GE -General Electrics<br />
Dichte<br />
[g/cm³]<br />
4,2<br />
4,0<br />
3,9<br />
Bild 61: Fingergelenk-Implantate für die<br />
Medizintechnik aus körpervertäglichem<br />
Titanfeinguss (NRU, Neukirchen)<br />
den. Legierungen <strong>der</strong> letzten Generation<br />
zeigen sehr attraktive Eigenschaften für<br />
die Herstellung von Turbinenschaufeln<br />
(Bild 64)o<strong>der</strong> Turbola<strong>der</strong>rä<strong>der</strong>n (Bild 65).<br />
Durch eine starke Gewichtsreduktion von<br />
bis zu 50 %steigen die Ansprechzeiten<br />
von beweglichen Komponenten, wodurch<br />
Leistung <strong>und</strong> Energieeffizienz deutlich<br />
verbessert werden. Hohe Schmelztempe-<br />
Liquidustemperatur<br />
[C°]<br />
1550<br />
1530<br />
1500 -1520<br />
600<br />
570<br />
(700°C)<br />
780<br />
740<br />
(700°C)<br />
0,5<br />
1,75<br />
(700°C)<br />
8,13E-10<br />
T:700°C,<br />
p:300MPa<br />
Erfin<strong>der</strong><br />
GKSS<br />
GKSS<br />
GE<br />
310-385<br />
335<br />
(760°C)<br />
410-445<br />
475<br />
(760°C)<br />
0,6<br />
5,1<br />
(760°C)<br />
5,50E-08<br />
T:760°C,<br />
p:138MPa<br />
Bild 62: Strator aus Titanfeinguss für Flugzeugturbine<br />
mit angegossenen Probestücken<br />
<strong>und</strong> 2mmdicken Schaufeln, Werkstoff:<br />
GTiAl6V4 (W.-Nr. 3.7264), Dmr. 570 mm, Gewicht:<br />
18 500 g(Bild: Tital, Bestwig) (oben)<br />
Bild 63: Spiralgehäuse für eine Flugturbine<br />
aus GTiAl6V4 (W.-Nr. 3.7264) nach dem<br />
Quick-Cast-Verfahren gefertigt, Dmr.450 mm<br />
(Bild: Tital, Bestwig) (links)<br />
raturen <strong>und</strong> die charakteristische Reaktivität<br />
von TiAl erfor<strong>der</strong>n jedoch speziell<br />
angepasste Schmelzprozesse <strong>und</strong> chemisch<br />
<strong>und</strong> thermisch stabile Keramikformschalen.<br />
Titanfeingießereien sind darauf eingerichtet,<br />
auch Zirkonium <strong>und</strong> dessen Legierungen<br />
zuvergießen.<br />
Bild 64: Turbinenschaufel aus TiAl-Aluminiden (Bild: ACCESS, Aachen)<br />
Bild 65: Turbinenlaufrä<strong>der</strong> aus TiAl-Aluminiden (Bild: ACCESS, Aachen)<br />
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