Schlussbericht - Dechema Forschungsinstitut

4.4.3. Eisenfreie Legierung
Die im Rahmen des Projektes durchgeführten Untersuchungen haben gezeigt, dass die
eisenhaltigen Legierungen eine homogene Partikelverteilung besitzen. Versuche mit anderen
Elementen, die ähnliche Eigenschaften besitzen wie Eisen, zeigten dagegen keine
gleichmäßige Verteilung. Die Partikel befanden sich wie bei der Legierung Ti 6Al 4V 0,9La
hauptsächlich auf den Korngrenzen. Außerdem konnte festgestellt werden, dass bei den
Legierungen mit Chrom und Mangan sowie bei allen eisenhaltigen Varianten die Partikel
größer waren. Dies scheint mit dem vergrößerten Schmelzintervall dieser Legierungen
zusammen zu hängen.
Das Rundkneten findet bei ungefähr 1020°C bis 1050°C statt und die Stangen werden
vorher auf 1200°C erwärmt. Damit befindet man sich in einem Bereich, der oberhalb der
Schmelztemperatur des Lanthans liegt. Die großen Partikel schmelzen auf (siehe Abbildung
35) und vergrößern dabei ihr Volumen. Dies scheint zu einer Trennung des Materials und zur
Ausbildung von Rissnetzwerken zu führen, die dann die Diffusion von Sauerstoff
ermöglichen und damit zu einer Versprödung des Randbereiches und des Bereiches um die
Risse bis hin zur Ausbildung eines α-Cases zu führen. Um diese Vermutung zu überprüfen,
sollte eine Legierung hergestellt werden, bei der die Bildung kleiner Partikel erwartet wurde
und die zusätzlich eine hohe Duktilität aufweist. Die niobhaltigen Varianten hatten gezeigt,
dass das Umformverhalten mit steigendem Anteil etwas besser wurde. Aus diesem Grund
wurde die Legierung Ti 6Al 7Nb 0,9La hergestellt. Wie in Kapitel 4.4. bereits angesprochen
existiert eine lanthanfreie Legierung mit dieser Zusammensetzung, die ähnliche
Eigenschaften besitzt wie die Legierung Ti 6Al 4V. Auf Eisen für eine homogene Verteilung
wurde verzichtet, um die Ausbildung großer Partikel zu vermeiden.
Das hergestellte Material wurde zunächst im Gusszustand genauer betrachtet. Die mittlere
Korngröße beträgt 50 µm bei einer Standardabweichung von 14 µm. Die Verteilung der
Partikel ist wie erwartet inhomogen und die Partikel befinden sich praktisch ausschließlich
auf den Korngrenzen. Am Rand wurden vereinzelte Stellen gefunden, wo die Partikel in den
interdendritischen Bereichen erstarrt sind. Dort kommt es zu einer Ausscheidung der Partikel
innerhalb der Körner (siehe Abbildung 37). Die ermittelte mittlere Partikelgröße beträgt
weniger als 2 µm. Keines der gemessenen Partikel war größer als 6 µm (siehe Abbildung
38). Gefüge und Partikelausscheidung sind damit vergleichbar mit der Legierung
Ti 6Al 4V 0,9La.
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