Schlussbericht - Dechema Forschungsinstitut

Bei den Vanadium-Varianten lag die Zugfestigkeit zwischen 950 und 1020 MPa. Dabei
stieg die Zugfestigkeit mit zunehmendem Eisengehalt an. Dies konnte für die Niob-Varianten
ebenfalls beobachtet werden. Die ermittelten Bruchdehnungen lagen zwischen 0,7% und
6,8%. Die Bruchfläche zeigt einen Mischbruch bestehend aus Bereichen, die duktil
gebrochen sind, und Bereichen, die spröde nach der Schädigung durch interkristalline Risse
gebrochen sind. Eine genauere Untersuchung des Gefüges bei den Zugproben und Proben
nach der zweiten Wärmebehandlung ergab, dass es im Randbereich zu einer starken
Aufhärtung und Ausbildung eines α-Cases durch die Sauerstoffaufnahme während des
Rundknetens gekommen war. Risse haben sich hauptsächlich im Randbereich (siehe
Abbildung 40) und nicht in der Probenmitte gebildet, was darauf hin deutet, dass es sich um
Randeffekte handelt und weniger um eine Schädigung durch zu große Partikel. Die Ursache
dafür ist wahrscheinlich das Abplatzen der schützenden Zirkonoxidschicht. Bei der
Umformung war es zu Problemen mit der Haftung des Zirkonoxids auf den Stangen
gekommen. Bereits beim ersten Glühschritt war ein Großteil des Oxids im Röhrenofen
abgeplatzt und der Rest hatte sich praktisch vollständig nach dem ersten Umformschritt
abgelöst. Dadurch wurde eine erhöhte Sauerstoffaufnahme begünstigt, die zur Schädigung
der Stangen führte. Bei der Zugprobe mit der höchsten Bruchdehnung wurden keine Risse
auf der Bruchfläche gefunden. Eine Wiederholung der Versuche mit einer besser haftenden
Zirkonoxidschicht ist geplant.
3 mm
Abbildung 40: Makroaufnahme der Bruchflächen von Ti 6Al 4V 0,9La 1Fe (links) und
Ti 6Al 4V 0,9La 0,5Fe (rechts). Im linken Bild sind die Risse in der Nähe des Randes erkennbar. Im
Bild rechts sind keine Risse erkennbar. Die Bruchdehnung war bei dieser Probe am höchsten.
Beim Rundkneten der Niob-Varianten wurde ein anderer Binder verwendet, der zu einer
besseren Haftung des Zirkonoxids führte. Dies zeigt sich in den Ergebnissen der
Zugversuche. Keine der Zugproben versagte vorzeitig. Die Bruchdehnung liegt zwischen
3,1% und 11% und ist damit deutlicher besser als bei den Vanadium-Varianten. Die
maximale Bruchdehnung von 11% bei einer Probe mit 1% Eisen liegt außerdem oberhalb
59
3 mm