Schlussbericht - Dechema Forschungsinstitut

3.2. Legierungsherstellung
Die verschiedenen Legierungen wurden in einem Plasma-Lichtbogenofen der Firma Pink
GmbH erschmolzen. Dieser besteht aus einer Vakuumkammer mit zugehörigem
Pumpensystem und einem in der Kammer befindlichen wassergekühlten Kupfertiegel (siehe
Abbildung 3). Des Weiteren befindet sich oberhalb des Tiegels eine Wolframelektrode, die
manuell über dem Tiegel bewegt werden kann. Unterhalb des Kupfertiegels wird eine
Gussform in die Kammer gestellt, in welche das flüssige Material aus dem schwenkbaren
Tiegel gegossen wird.
Zunächst wurden die Legierungsbestandteile in den Tiegel gelegt. Das mehrere Meter
lange Stangenmaterial des CP-Titan Grad 2 wurde dazu in kurze Abschnitte getrennt. Alle
anderen Legierungselemente lagen bereits in kleineren Stücken vor und wurden
entsprechend ihrer Anteile zugegeben. Die Lanthanstücke wurden aufgrund ihrer starken
Oxidationsneigung erst kurz vor den Schmelzvorgängen von ihrer Oxidschicht befreit und
abgewogen. Die Legierung Ti 6Al 4V 0,9La, die für einzelne Experimente als Referenz
benötigt wurde, wurde direkt aus Stangenmaterial der Legierung Ti 6Al 4V und Lanthan
erschmolzen.
Abbildung 3: Plasma-Lichtbogenofen des Instituts für Werkstoffe zur Herstellung von Titanlegierungen
in Form von zylindrischem Stangenmaterial (d = 13 mm, h = 85 mm).
Nach der Evakuierung der Kammer wurde diese mit 600 mbar Argongas geflutet. An der
Elektrode wurde ein Argonplasma gezündet, welches sich als stabiler Lichtbogen zwischen
Elektrode und den zu schmelzenden Rohstoffen einstellt. Die Materialien wurden
aufgeschmolzen und durch die Bewegung des Plasmastrahls miteinander vermischt. Die
hohe Wärmeableitung in den Kupfertiegel sorgt dafür, dass das Material, welches sich im
direkten Kontakt mit dem Tiegel befindet, immer fest bleibt. Somit dringen keine
Verunreinigungen vom Tiegelmaterial in die Legierung ein. Um die Homogenität der
Legierungen zu gewährleisten, wurden die Schmelzlinsen nach kurzen Erstarrungspausen
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Wolframelektrode
wassergekühlter
Kupfertiegel