Schlussbericht - Dechema Forschungsinstitut

von 1100°C nur geringfügig beeinflusst wird. Während oberhalb der -Transus-Temperatur
(942°C) für die Standardlegierung starkes Kornwachstum zu beobachten war, änderte sich
die Korngröße aller Lanthan-haltigen Legierungen nicht. Oberhalb 1100°C zeigten auch die
Lanthan-haltigen Legierungen Kornwachstum, das jedoch geringer war als bei der
Standardlegierung.
Die Lanthanpartikel behindern sowohl das Kornwachstum als auch die Ausscheidung
globularer α-Phase. Durch die verschiedenen Wärmebehandlungen ließen sich daher nur
geringfügig unterschiedliche Gefüge durch das Zusammenwachsen der Martensitnadeln des
(härteren) Gussgefüges zu einer (weicheren) Widmannstättenstruktur mit größeren
Lattenpaketen innerhalb der Körner einstellen. Ein klassisches Duplexgefüge ließ sich durch
die Wärmebehandlungen entsprechend nicht erzeugen. Die verschiedenen
Wärmebehandlungen führten aber zu unterschiedlichen Härten, so dass eine gewisse
Bandbreite an mechanischen Eigenschaften zu erwarten ist.
Durch die verschiedenen Wärmebehandlungen bis zu Temperaturen von 1100°C änderte
sich weder die Größe noch die Anordnung der Lanthanpartikel. Erst ab einer
Wärmbehandlungstemperatur oberhalb 1100°C war eine Veränderung zu beobachten: Nach
dem Abkühlen befanden sich die Lanthanpartikel dann im Korninneren (jedoch auf den
ehemaligen Korngrenzen), die Partikelgröße blieb annähernd konstant.
Im Gegensatz zur Standardlegierung sind die Lanthan-haltigen Legierungen also relativ
unempfindlich gegen Wärmebehandlungen im Einphasengebiet oberhalb der -Transus-
Temperatur bis zu 1100°C. Daher können alle Lanthan-haltigen Legierungen bei
Temperaturen von 1100°C (im Gegensatz zur Standardlegierung) ohne nachteilige
Auswirkungen auf die Korngröße umgeformt werden. Aufwendige nachgestellte
Wärmebehandlungen zur Minimierung der Korngröße können entfallen, mögliche innere
Spannungen wären durch eine Wärmebehandlung (z.B. 575°C / 8h / Luft oder 940°C / 1h /
Luft) zu beseitigen.
Umwandlungskinetik
Um die Umwandlungskinetik der Lanthan-haltigen Titanwerkstoffe im Detail zu
analysieren, wurde eine Phasenanalyse mit Hilfe hochenergetischer Synchrotronstrahlung
am HASYLAB (DESY) durchgeführt. Dazu wurden verschiedene Proben im Gusszustand
von Raumtemperatur auf etwa 1100°C langsam erwärmt und dabei einer in-situ-
Phasenanalyse unterzogen [36].
Bei Raumtemperatur lag ein Gemisch aus - und -Titan und Lanthan in der - und -
Phase vor. Durch das schlagartige Abkühlen beim Gießen wurde also die vollständige
Umwandlung des Lanthans in die Tieftemperaturphase (-Lanthan) teilweise unterdrückt. Bei
einer Temperatur zwischen 300°C und 400°C wandelte das -Lanthan in -Lanthan um, ab
einer Temperatur von 830°C ließ sich kein Lanthan mehr nachweisen. Der Phasenanteil des
-Titans nahm kontinuierlich ab, während der Anteil an -Titan erwartungsgemäß zunahm.
Bemerkenswert ist, dass auch bei 1070°C (also etwa 100°C oberhalb der ermittelten -
Transus-Temperatur von 962°C) noch ein signifikanter Anteil an -Titan im Gefüge vorlag.
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