Schlussbericht - Dechema Forschungsinstitut

Gegenüberstellung der Ergebnisse mit den Zielsetzungen des
Antrages
Ziele:
Das Ziel dieses Forschungsvorhabens war es, Titanlegierungen zu entwickeln, die sich
durch geringere Rohstoffkosten auszeichnen, sich gut gießen und so im Gusszustand
einsetzen lassen und eine verbesserte Zerspanbarkeit im Gusszustand und im umgeformten
Zustand aufweisen. Die neuen Titanlegierungen sollen in ihren Eigenschaften mit den
Werkstoffkennwerten der Legierung Ti 6Al 4V vergleichbar sein, da diese die am häufigsten
eingesetzte Titanlegierung ist. Der Aluminiumgehalt von 6% sollte nicht verändert werden, da
dieser maßgeblich für die Festigkeit von (α+β)-Legierungen verantwortlich ist und die
β-Transus-Temperatur zu höheren Temperaturen verschiebt.
Die Rohstoffkosten sollten durch die Verwendung von Vorlegierungen aus der
Stahlerzeugung reduziert werden, da diese in großen Mengen hergestellt werden und daher
kostengünstiger sind.
Die Verwendung von Lanthan zur Verbesserung der Zerspanbarkeit wurde bereits im
vorherigen Projekt intensiv erforscht. Auch bei den neuen Legierungen sollte Lanthan
verwendet werden, um das Zerspanungsverhalten zu verbessern.
Das Verhalten der neuen Legierungen in korrosiven Medien sollte, insbesondere unter
dem Aspekt der Verwendung von Lanthan in Form ausgeschiedener Partikel, näher
untersucht werden.
Ergebnisse:
Es wurde eine Vielzahl von Titanlegierungen hergestellt und untersucht. Bei allen
Legierungen mit Lanthan konnte eine verbesserte Zerspanbarkeit festgestellt werden. Die
Verwendung von Eisen führt zu einer homogenen Verteilung der Partikel, allerdings auch
zum Versagen der meisten Legierungen beim dynamischen Warmumformen durch die
Ausscheidung von großen Lanthanpartikeln bei einem hohen Eisengehalt (2%).
Die Legierung Ti 6Al 2V 3Nb 0,9La 0,7 Fe 0,3Si erfüllt alle Kriterien. Durch die
Verwendung von eisenhaltigen Vorlegierungen ist sie kostengünstiger, durch die homogene
Verteilung der Lanthanpartikel und die Verwendung von Niob konnten die Duktilität und die
Zerspanbarkeit verbessert werden und Silizium führt zu einem guten Gießverhalten.
Die Ausscheidungen aus seltenen Erdmetallen in den jeweiligen Legierungsvarianten
wurden mittels lokaler Methoden wie Scanning Kelvin Probe Force Microscopy und
electrochemical AFM untersucht. Es konnte nachgewiesen werden, dass Exposition im
korrosiven Medium zu einer Oxidation und anschließenden Auflösung bzw. Entfernung der
Partikel führt.
Nachfolgend werden die einzelnen Ergebnisse ausführlich aufgeführt.
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