SB_12.643B_Leseprobe

„Laserdispergieren mit Boriden an TiAl6V4“
1 Einleitung
In Industrie und Forschung sind innovative Lösungen von zunehmender Bedeutung, da die
bekannten Technologien oftmals ausgereizt sind oder speziellen Anforderungen nicht
genügen. Die Bereitstellung neuer werkstofftechnischer Lösungen bietet hier Ansatzpunkte.
Insbesondere die Verwendung von Leichtmetallwerkstoffen wie Aluminium oder Titan führte
in den vergangenen Jahren zu einer Substitution von Stahlwerkstoffen auf den verschiedensten
Gebieten der Technik. Ausschlaggebend für den Einsatz von Titanlegierungen sind das
hervorragende Verhältnis von Festigkeit und Dichte sowie der hohe Korrosionswiderstand.
Einsatzgebiete der mit einem Marktanteil von etwa 65 % am weitesten verbreiteten Legierung
TiAl6V4 sind die Medizintechnik (Implantate), in der Kunststoffindustrie (Düsen für
Spritzgießwerkzeuge), in der chemischen Industrie (Rührelemente, Sonotroden), in der
Automobilindustrie (Ventile, Ventilfedern, Verbindungsstangen), in der Kraftwerkstechnik
(Turbinenschaufeln) und nicht zuletzt in der Luft- und Raumfahrtindustrie (Triebwerksteile).
Auf Grund der ungenügenden Verschleißbeständigkeit ist der Einsatzbereich von Titanwerkstoffen
jedoch eingeschränkt. Um Titanwerkstoffe auch unter tribologischer Beanspruchung
einsetzen zu können, ist eine geeignete Oberflächenmodifizierung erforderlich. Die bisher
vorliegenden Ergebnisse zur Oberflächenbehandlung mittels verschiedener Verfahren
zeigen Schwierigkeiten auf, eine geeignete Technologie zu entwickeln und zur Verfügung zu
stellen.
Das vorliegende Projekt erweitert die Kenntnisse zur laserstrahlbasierten Randschichtbehandlung
von TiAl6V4.
2 Problemstellung
2.1 Motivation
Die Untersuchungen zielen auf das Erarbeiten der verfahrens- und legierungstechnischen
Grundlagen zur Randschichtbehandlung von TiAl6V4 mittels Laserlegieren/ -dispergieren ab.
Durch Boridverstärkung soll eine Verbesserung des Verschleißverhaltens von TiAl6V4 ohne
wesentliche Minderung der Korrosionsbeständigkeit erreicht und damit der Einsatz von
Titanwerkstoffen unter tribologischer Beanspruchung ermöglicht werden. Durch den Einbau
der Hartstoffphase in die duktile metallische Matrix soll ein geeignetes Randschichtgefüge
realisiert werden. Boride zeichnen sich durch eine hohe Härte und hervorragende chemische
Beständigkeit aus. Als Zusatzstoffe kommen zum Laserlegieren elementares Bor und zum
Laserdispergieren sowohl arteigene als auch artfremde Diboride zum Einsatz.
2.2 Wissenschaftliche Zielstellung
Die wissenschaftliche Zielstellung besteht in der Ermittlung einer geeigneten Prozessführung
einschließlich Vorbehandlung für das Laserlegieren/ -dispergieren in Abhängigkeit von den
eingesetzten Zusatzstoffen, und dem Korrelieren der Prozessführung mit der resultierenden
Makro- und Mikrostruktur der Randschichten sowie den darauf beruhenden Gebrauchseigenschaften.
Unter der Makrostruktur wird die Geometrie der Randschicht verstanden. Die
Mikrostrukturuntersuchungen zielen auf das Charakterisieren des Gefüges im Umschmelzbereich
bzw. in der Wärmeeinflusszone mit Bestimmung der enthaltenen Phasen.
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