Schlussbericht - Dechema Forschungsinstitut

keine intermetallische Phase mit dem Lanthan bilden. Am vielversprechendsten ergaben sich
Chrom und Mangan. Beide Elemente bewirkten jedoch nur eine sehr geringe Ausscheidung
der Partikel im Korninneren.
Durch die Verwendung von Niob statt Molybdän wurde eine höhere Duktilität erwartet. Es
wurden verschiedene Legierungen mit unterschiedlichem Niobgehalt mit und ohne Kupfer
sowie mit und ohne Silizium hergestellt und untersucht. Auch bei diesen Legierungen
brachen einige beim Rundkneten bzw. hatten innere Risse, die im Zugversuch zu einem
vorzeitigen Versagen führten.
Bei allen Legierungen mit 2% Eisen wurden im Gefüge teilweise sehr große Partikel
gefunden, die bis zu 20 µm groß waren. Außerdem wurden auf der Bruchfläche einer beim
Rundkneten gebrochenen Probe Bereiche gefunden, bei denen das aufgeschmolzene
Lanthan einen durchgehenden Saum gebildet hatte. Die großen Lanthanpartikel schmelzen
beim Rundketen auf und durch die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten
(intermetallische Phase oder festes Lanthan flüssige Phase) kommt es zu einer
Materialtrennung, meist in der Probenmitte, und es bilden sich Rissnetzwerke, die zum
Versagen führen. Am Randbereich sind die Partikel bedingt durch die schnellere Abkühlung
kleiner und feiner verteilt. Die Risse sind hier weniger ausgeprägt oder nicht vorhanden. Aus
diesem Grund sind die Schädigungen des Materials nicht immer an der Oberfläche zu
erkennen.
Die Legierung Ti 6Al 7Nb 0,9La hat vergleichbar kleine Partikel. Die maximal gemessene
Partikelgröße lag deutlich unter 10 µm. Das Material ließ sich gut umformen und die
Bruchdehnung lag bei 8,3%. Diese Legierung und die Automatentitan Legierung wurden mit
0,25%, 0,5% und 1% Eisen legiert. Die durchschnittliche Partikelgröße nahm mit steigendem
Eisengehalt nur leicht zu, während gleichzeitig die maximale Partikelgröße auf ungefähr
10 µm (1% Eisen) anstieg und die Partikel mit steigendem Eisengehalt homogener im
Gefüge verteilt waren. Beim Rundkneten löste sich die schützende Zirkonoxidschicht bei den
vanadiumhaltigen Legierungen bereits beim Aufheizen der Proben. Dadurch kam es im
Randbereich der meisten Proben zu Rissen, die zu einem vorzeitigen Versagen oder zu
geringen Bruchdehnungen im Zugversuch geführt haben. Die wenigen rissfreien Proben
hatten eine maximale Bruchdehnung von 6,8%. Die niobhaltigen Legierungen zeigten eine
höhere Duktilität. Die maximale Bruchdehnung lag hier bei 11% (mit 1% Eisen) und war
damit höher, als bei der eisenfreien Legierung, was darauf hindeutet, dass die homogenere
Verteilung der Partikel durch Eisen eine höhere Duktilität ermöglicht.
Die Legierung mit der Zusammensetzung Ti 6Al 2V 3Nb 0,9La 0,7Fe 0,3Si besitzt eine
homogene Verteilung der Lanthanpartikel. Die maximale Partikelgröße liegt unter 10 µm. Im
Zugversuch wurden Zugfestigkeiten von 1010 MPa bei einer Bruchdehnung von ungefähr
10% ermittelt. Diese Legierung zeigt ein großes Potential und die mechanischen
Eigenschaften werden zurzeit weiter untersucht.
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