AT5199U1 - Formteil aus einem intermetallischen gamma-ti-al-werkstoff - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Formteil aus einer Auswahl von Gamma-TiAl-Legierungen mit herausragenden mechanischen Eigenschaften, welcher entsprechend einer erfindungsgemäßen Folge von Prozeßschritten besonders wirtschaftlich gefertigt wird.

Description


   <Desc/Clms Page number 1> 
 



   FORMTEIL AUS EINEM INTERMETALLISCHEN y-TiAl WERKSTOFF Die Erfindung betrifft einen Formteil aus einem intermetallischen y-TiAl Werkstoff (y-Titanaluminid) mit 41 - 49 Atom% AI und ein Verfahren zu dessen Herstellung.   y-TiAI   Werkstoffe werden häufig auch als "Near-y-Titanaluminide" bezeichnet. Bei diesen besteht das Metallgefüge hauptsächlich aus TiAI-Phase (y-Phase) mit einem geringen Anteil an Ti3Al (a2-Phase). Bei einigen Vielkomponentenlegierungen kann auch noch ein geringer Anteil an &num;-Phase vorliegen, wobei diese Phase durch Elemente wie Chrom, Wolfram oder Molybdän stabilisiert wird. 



  Gemäss J. W. Kim (J. Met. 41 (7), p 24 -30, 1989, J. Met. 46 (7), p 30 - 39, 1994) können einzelne Gruppen von vorteilhaften Legierungselementen in y-TiAI-Legierungen allgemein wie folgt beschrieben werden (in Atom%): Ti-Al45-48- (Cr, Mn,   V)o-3 -   (Nb, Ta, Mo,   W)o-5 -   (Si,   B)o-i.   



  Niob, Wolfram, Molybdän und in geringem Ausmass Tantal verbessern die Oxidationsbeständigkeit, Chrom, Mangan und Vanadin wirken duktilisierend. 



  Aufgrund ihres hohen Festigkeit / Dichte-Verhältnisses, des hohen spezifischen E-Moduls, sowie der Oxidationsbeständigkeit und der Kriechfestigkeit sind 

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 intermetallische y-TiAI-Werkstoffe für eine Vielzahl von Anwendungen von Interesse. 



  Dazu zählen beispielhaft Turbinenkomponenten, sowie Motor- oder Getriebebauteile von Automobilen. 



  Voraussetzung für eine grosstechnische Anwendung von   y-TiAl   ist die Verfügbarkeit einer technisch zuverlässigen Formgebungsmethode, die eine kostengünstige Herstellung von Formteilen mit anforderungsgerechten Eigenschaften ermöglicht. 



  Auf den Erfahrungen mit der gusstechnischen Verarbeitung von Titan aufbauend, wurden in den letzten Jahren grosse Anstrengungen unternommen, eine Feingusstechnik   für y-TiAI   Werkstoffe zu etablieren. 



  Es zeigte sich, dass die üblicherweise gebildete grobe Gussstruktur für mechanische Eigenschaften von je   y-TiAl   höchst nachteilig ist. Formteile aus intermetallischen   y-TiAI   Werkstoffen, basierend auf Ti - 45 Atom% AI - 5 Atom% Nb, die mittels Feinguss hergestellt wurden, wiesen ein unerwünscht grobes Gefüge mit einer mittleren Korngrösse von > 500 um auf, wobei zudem die minimale und maximale Korngrösse in einem weiten Bereich streuten. 



  Auch ein mittels Feinguss hergestellter Formteil mit der Legierungszusammensetzung 44 Atom% Al- 1 Atom% V - 5 Atom% Nb - 1 Atom% B, Rest Ti, eine Legierung gemäss der EP 0 634 496/weist eine mittlere Korngrösse im Bereich von 550 um auf ebenfalls mit einem breiten Streubereich. 



  Aus der Vielzahl von Versuchen, sowohl legierungs- als auch verfahrenstechnisch ein feinkörniges Gefüge zu erreichen, werden die Nachfolgenden repräsentativ genannt. 

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  In der US 5 429 796 ist ein gegossener Formteil aus einem Titanaluminid-Werkstoff beschrieben, bestehend aus 44 - 52 Atom% Aluminium, 0,05 - 8 Atom% eines oder mehrerer Elemente der Gruppe Chrom, Kohlenstoff, Gallium, Molybdän, Mangan, Niob, Nickel, Silizium, Tantal, Vanadin und Wolfram und zumindest 0,5   Vol.%   einer Boridphase, der eine Streckgrenze von 55 ksi und eine Bruchdehnung von zumindest 0,5 % aufweist. Bei den dort nach den genannten Verfahren bevorzugt gefertigten Legierungen Ti - 47,7 Atom% AI - 2 Atom% Nb - 2 Atom% Mn - 1 Vol.% TiB2, Ti - 44,2 Atom% AI - 2 Atom% Nb - 1,4 Atom% Mn - 2 Vol.% TiB2 sowie Ti - 45,4 Atom% AI -1,9 Atom% Nb - 1,6 Atom% Mn - 4,6 Vol.% TiB2, lagen die erreichbaren mittleren Korngrössen bei 50 bis 150 um, d. h. das Gefüge war vergleichsweise fein.

   Bei einer Legierungsausgestaltung mit Ti - 45,4 Atom% AI - 1,9 Atom% Nb -1,4 Atom% Mn - 0,1   Vol.%   TiB2, lag die mittlere Korngrösse bei 1000 um, d. h. das Gefüge war vergleichsweise grob. 



  Die beiden Legierungen mit einem hohen Anteil von TiB2-Phase, neigen indes bei langsamer Abkühlung nach dem Gussvorgang zur Ausbildung von groben Borid- Ausscheidungen an den Korngrenzen, die sich sehr nachteilig auf die mechanischen Eigenschaften auswirken. Eine hohe Abkühlgeschwindigkeit kann nicht angewandt werden, da in diesen Fällen aufgrund thermisch induzierter Spannungen Risse auftreten. Die Boride werden der Vorlegierung im schmelzflüssigen Zustand zugegeben. Um eine unvermeidliche Vergröberung der Boride in der Schmelze möglichst gering zu halten, ist als weitere Fertigungserschwernis die Zeit zwischen Abguss und Einsetzen der Erstarrung kurz zu halten.

   Neben den prozesstechnischen Schwierigkeiten verschlechtern hohe Borgehalte, die einerseits für eine effektive Kornfeinung geeignet erscheinen, auf der anderen Seite dessen mechanische 
Eigenschaften. 

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  Es ist bekannt, intermetallische   y-TiAI   Werkstoffe durch Glühbehandlungen in einen feinkörnigeren Zustand überzuführen, siehe beispielsweise US 5 634   992,#   US 5 226   985#, US   5   204 058#     und US 5 653 828#. Mittels der dort beschriebenen   Glühungen erreicht man eine Kornfeinung, wobei die Korngrösse des Gussgefüges die mittels Glühbehandlung günstigstenfalls erreichbare Korngrösse vorgibt. Eine aus Anwendersicht ausreichende Kornfeinung ist bei einer über Gusstechnik hergestellten Gefügestruktur letztendlich nicht möglich. 



  Neben der groben Gefügestruktur beeinflussen auch Gussporen/ Gusslunker die mechanischen Eigenschaften von mittels Gusstechnik gefertigtem y-TiAl nachteilig, so dass für die Herstellung technisch brauchbarer Formteile Nachverdichtungsverfahren, wie z. B. heissisostatisches Pressen bzw. 



  Umformverfahren angewandt werden müssen. 



  Wegen der oben beschriebenen Schwierigkeiten hat die Herstellung von Formteilen aus intermetallischen y-Titanaluminiden mittels der üblichen Gussverfahren, wie z.B. 



   Feinguss, bisher keine grosstechnische Umsetzung erfahren. 



  Alternativ zur Herstellung mittels Gusstechnik werden endformnahe Formteile, 
Formteile mit Endform, aber auch Vormaterial für eine weitere umformtechnische 
Verarbeitung mittels üblicher pulvermetallurgischer Verfahren, wie z.B. heissisostatisches Pressen, hergestellt, siehe beispielsweise US 4 917   858#        
US 5 015   534/und   US 5 424   027: In   diesen Fällen werden als Vormaterial üblicherweise mittels Sprühtechnik hergestellte Pulver verwendet. 



   Pulvermetallurgisch gefertigte Formteile sind deutlich feinkörniger, als nach 
Gussverfahren gefertigte. Pulvermetallurgisch gefertigtes Material weist jedoch mit 

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 Gas gefüllte Poren auf - üblicherweise das bei der sprühtechnischen Pulverherstellung verwendete Schutzgas Argon. Die Poren wirken sich nachteilig sowohl auf das Kriechverhalten, als auch auf das Ermüdungsverhalten aus. 



  Bei Gussformen aus   y-TiAl lässt   sich mittels speziell entwickelter Umformverfahren, wie Strangpressen, Schmieden, Walzen und Kombinationen dieser Verfahren, eine zufriedenstellende Kornfeinung erreichen. Im industriellen Massstab werden heute   y-TiAI   Legierungen daher üblicherweise aus VAR (Vacuum-Arc-Remelting) Vormaterial, das mittels Umformung und Glühbehandlung in einen feinkörnigen Zustand übergeführt wird, hergestellt, wobei die eigentliche Formgebung im Anschluss an die Warmbearbeitung mittels aufwendiger mechanischer, überwiegend spanbildender Bearbeitung erfolgt. 



  Die gesamte Fertigungsroute für solche Formteile ist daher teuer und beschränkt aus Kostengründen die mögliche Anwendungsvielfalt. 



  Es ist danach Aufgabe der vorliegenden Erfindung, gemessen am oben beschriebenen Stand der Technik, einen feinkörnigen, möglichst porenfreien und duktilen Formteil auf Basis von intermetallischem   y-TiAI,   mittels einer vergleichsweise wirtschaftlichen Verfahrenstechnik bereitzustellen. 



  Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung gelöst durch einen Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung mit 41 - 49 Atom% AI, der eine Korngrösse d95 < 300 um und ein Porenvolumen < 0,2 Vol.% aufweist und dessen Herstellung zumindest folgende Verfahrensschritte umfasst: - Fertigen eines Halbzeuges unter Einbeziehung eines Umformprozesses, wobei der Umformgrad > 65 % beträgt, 

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 - Ausformen des Halbzeuges im Solidus-Liquidus Phasenzustand der Legierung in einem Formwerkzeug unter zumindest zeitweisem Aufbringen von mechanischen Formungskräften. 



  Die Unteransprüche enthalten bevorzugte Ausführungen des Formteils gemäss Erfindung. 



  Die Verarbeitung einer Legierung im Solidus-Liquidus Phasenzustand ist ein Semi-Solid Prozess. Üblicherweise werden bei einem Semi-Solid-Prozess teilflüssige Massen in einem thixotropen Zustand verarbeitet. Thixotropie ist die Eigenschaft eines Materials, sich bei Abwesenheit äusserer Kräfte hochviskos zu verhalten, unter der Wirkung von Scherkräften aber eine um mehrere Grössenordnungen niedrigere Viskosität anzunehmen. Thixotropes Verhalten ist auf bestimmte Legierungszusammensetzungen und solche Temperaturbereiche beschränkt, bei denen sowohl feste, als auch flüssige Phasenanteile in der Legierung vorliegen. 



   Dabei wird eine Semi-Solid Phase angestrebt, bei der regelmässige, das heisst möglichst globulare Körner im festen Phaseanteil vorliegen, die gleichmässig von 
Schmelze umgeben sind. 



   Die Formgebung einer Legierung mittels Semi-Solid Prozess als solche ist bekannt. 



   Üblicherweise werden im Zuge dieses Prozesses schmelzflüssige Legierungen in 
Anwendung einer der bekannten Rührtechniken, wie MHD (Magneto-Hydrodynamic- 
Stirring) oder mechanisches Rühren, langsam auf eine Temperatur im Solidus- 
Liquidus Zweiphasenbereich abgekühlt. Durch das Rühren werden aus der Schmelze ausscheidende Dendriten zerstört. Dabei werden dem Material thixotrope 
Eigenschaften verliehen und die Ausbildung von globularen Primärkristallen in der festen Phase gefördert. Dieses Verfahren ist in der US 5 358 687/für intermetallische 
Werkstoffe beschrieben, wobei unter anderen auch TiAl erwähnt ist, im Unterschied 

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 zur vorliegenden Erfindung aber eine weitere Formgebung in Einbeziehung von mechanischen Warmumformschritten nicht genannt ist. Die erreichbare Korngrösse lag bei > 50 um. 



  Diese Technik   auf y-TiAI   angewandt, lässt indes keine wirtschaftliche Fertigung zu. 



  Bei TiAl ist der mechanische Rührerverschleiss zu hoch. 



  Ebenfalls schon früher wurde in Halbzeug aus einzelnen Stahllegierungen mittels Strangpressen im Labormassstab ein Gefüge erzeugt, das bei einer nachfolgenden Weiterverarbeitung im Solidus-Liquidus Zweiphasengebiet thixotrope Eigenschaften aufwies (Dissertation H. Müller-Späth, RWTH Aachen, 1999). Dort konnten indes keine ermutigenden Qualitäts- und/oder Kostenziele erreicht werden. 



  Anders als Stahllegierungen sind aber intermetallische Werkstoffe umformtechnisch schwierig zu handhaben. Speziell bei y-TiAl ist die erreichbare Gefügekonsolidierung wenig zufriedenstellend. Dies drückt sich darin aus, dass das umgeformte und dynamisch rekristallisierte Gefüge regelmässig eine zeilige Struktur und durch Segregation entstandene chemische Inhomogenitäten aufweist. 



  Für den Fachmann war es daher nicht vorhersehbar, dass gemäss der Erfindung in einem ersten Warmumform-Prozessabschnitt zu Halbzeug umgeformte y-TiAI-Legierungen, nach einem Anwärmen auf eine Temperatur im Solidus-Liquidus Phasengebiet für die weitere formgebende Verarbeitung thixotropes Verhalten zeigen. Voraussetzung ist jedoch ein Umformgrad von > 65 %, wobei dieser Wert folgendermassen definiert ist: 
Umformgrad =   {(Querschnittsfläche   vor der Umformung - Querschnittsfläche im umgeformten Zustand) / Querschnittsfläche vor der Umformung} x 100 [%]. 



   Bei niedrigeren Umformgraden ist das thixotrope Verhalten nicht zufriedenstellend. 

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  Der Nachweis der beschriebenen Vorteile gelang mittels einer Verfahrensroute, die in den Beispielen für einzelnen unterschiedliche y-TiAI-Legierungen näher beschrieben ist. 



  Mittels VAR (Vacuum Arc Remelting) erzeugtes y-TiAl Vormaterial wurde vorzugsweise durch Strangpressen mit einem Umformgrad > 65 % umgeformt. Dann wurde das Halbzeug in Gestalt eines grobgeformten Bolzens induktiv auf eine Temperatur zwischen Solidus und Liquidus erwärmt. Das Halbzeug wies in diesem Zustand eine ausreichend hohe "Handlings"-Festigkeit auf, um dieses durch Thixogiessen formgebend zu verarbeiten. Dazu wurde es in die Füllkammer einer Druckgussmaschine eingelegt und mit dem Giesskolben in die angrenzende Kokille gedrückt. Bei der dabei auftretenden Scherbelastung bildete sich die Legierung als fliessfähige Suspension aus, die sich zur Formung komplex gestalteter Bauteile nutzen liess. Dieses Eindrücken hat langsam und frei von Strömungsturbulenzen im Werkstoff zu erfolgen, so dass sich der Werkstoff frei von Poren und Lunkern in der Kokille ausbreitet. 



  Durch diesen Formgebungsprozess konnte eine mechanische, spanende Bearbeitung entfallen oder stark reduziert werden, so dass neben hervorragender Gefüge- und mechanischer Eigenschaften für die erfindungsgemässen Formteile auch hohe Wirtschaftlichkeit bei deren Fertigung gegeben war. Im Vergleich zu direkt aus der Schmelze in eine Endform gegossenen Formteilen liegt der Vorteil gemäss 
Erfindung in der wesentlich feinkörnigeren Gefügestruktur und dem hohen Grad an 
Porenfreiheit. 



   Als Mass für die Korngrössen der so gefertigten Formteile wurde die 
Korngrössenverteilung mittels Linienschnittverfahrens und der d95 Wert ermittelt. 

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  Darunter ist zu verstehen, dass 95 % der ausgewerteten Körner einen Durchmesser aufweisen, der kleiner ist als der angegebene Wert. Dazu ist anzumerken, dass die   d95   Korngrösse einen deutlich höheren Zahlenwert ergibt, als dies bei der Angabe in Form der mittleren Korngrösse der Fall ist. Der d95-Wert ist jedoch speziell bei Gefügen mit einem hohen Korngrössenstreubereich der aussagekräftigere Wert. Die erzielbaren d95 - Korngrössen liegen je nach Zusammensetzung des   &gamma;-TiAl   Werkstoffes und des angewandten Semi-Solid Prozess bei Werten < 100 um bis < 300 um. 



  Solche, zu Vergleichszwecken mittels Feinguss gefertigte und nicht durch Warmumformen weiterbehandelte Formteile zeigen ein zumindest um einen Faktor 5 grobkörnigeres Gefüge als erfindungsgemäss hergestellte Formteile. 



  Besonders ausgeprägt ist der Korngrössenunterschied, wenn gemäss einer bevorzugten Ausführung der Erfindung, Legierungen mit einem Niobgehalt zwischen 1,5 und 12 Atom% verwendet werden. Diese Legierungen zeigen ein um den Faktor 7 bis zu einem Faktor 16 feinkörnigeres Gefüge als bei konventioneller Fertigung mittels Feinguss. 



  Die besten Resultate konnten mit y-TiAI-Legierungen mit einem Niobgehalt von 5 bis 10 Atom% erreicht werden. Ein zusätzlicher Feinungseffekt wurde durch die Legierungselemente Kohlenstoff und Bor in Gehalten von jeweils bis zu 0,4 Atom% erzielt. 



  Als brauchbare alternative Ausformungs- bzw. Formgebungsverfahren für die erfindungsgemässen y-TiAI-Legierungen im Solidus-Liquidus Phasenzustand haben sich das Thixoschmieden und das Thixoquerfliesspressen, jede eine an sich bereits bekannte und erprobte Technik, bewährt. Beim Thixoschmieden wird der teilflüssige 

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 Bolzen in ein offenes Werkzeug, bzw. Gesenkwerkzeug eingelegt. Die Formgebung erfolgt durch eine anschliessende Werkzeugbewegung, zum Beispiel in einer Schmiedepresse. 



  Das Thixoquerfliesspressen stellt eine Abwandlung des Thixogiessens dar. Dabei wird der von einem Stempel geschobene Bolzen auf seinem Weg von der Giesskammer zur Kokille bzw. zum Formgebungswerkzeug um einen Winkel von 90  umgelenkt. 



  Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Herstellbeispielen näher erläutert. 



  Beispiel 1 Die Herstellung des Primärgusses einer Legierung der Zusammensetzung Titan - 46,5 Atom% AI - 2 Atom% Cr - 1,5 Atom% Nb - 0,5 Atom% Ta - 0,1Atom% Bor erfolgte über Vakuum-Lichtbogenschmelzen (VAR). Für das Erreichen einer zufriedenstellenden Homogenität wurde der Gussblock zweimal umgeschmolzen. 



  Der Ingotdurchmesser betrug 210 mm, die Ingotlänge 420 mm. 



  Der Ingot wurde im gekannten Zustand gemäss vorbekannter Verfahrensbedingungen vorbeschrieben stranggepresst, wobei der Umformgrad 83 % betrug. Ein Bolzenabschnitt der Länge 110 mm wurde anschliessend auf eine Temperatur im Solidus-Liquidus Phasenbereich der Legierung von 1460 - 1470 C erwärmt und in diesem Zustand in einer servohydraulischen Presse in ein geschlossenes Druckgusswerkzeug aus einer Molybdänlegierung gepresst. 



  Der so hergestellte Formteil, ein zylindrischer Bauteil mit einem mittleren Durchmesser von 40 mm, einer Länge von 100 mm, einem seitlich aufgesetzten Flansch und einer Vertiefung der Abmessung 35 mm x 35 mm x 35 mm im zylindrischen Teil wurde metallographisch untersucht. Die Korngrösse d95 betrug 120 um. 

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  Die relative Dichte wurde mittels Auftriebsmethode bestimmt und betrug   99,98 %.    



  Zum Vergleich, die Korngrösse d95 des zweimal umgeschmolzenen Feingussteiles betrug 1400 um. 



  Beispiel 2 Analog zur Prozessführung in Beispiel 1 wurde ein Ingot der Legierungszusammensetzung Titan - 45 Atom% AI - 5 Atom% Nb - 0,2 Atom% C - 0,2 Atom% Bor über Vakuum-Lichtbogenschmelzen (VAR) gefertigt und zweimal umgeschmolzen. Der Ingotdurchmesser betrug 210 mm, die Ingotlänge 420 mm. 



  Der Ingot wurde im gekannten Zustand nach üblichen Verfahren stranggepresst, wobei der Umformgrad 83 % betrug. Ein Bolzenabschnitt mit der Länge von 110 mm wurde auf eine Temperatur von 1460 - 1480 C erwärmt, die Legierung damit in den Solidus-Liquidus Phasenbereich gebracht und in diesem Zustand in einer servohydraulischen Presse in ein geschlossenes Druckgusswerkzeug aus einer Molybdänlegierung gepresst. 



  Der so hergestellte Formteil, ein zylindrischer Bauteil mit einem mittleren Durchmesser von 40 mm, einer Länge von 100 mm, einem seitlich aufgesetzten Flansch und einer Vertiefung von 35 mm x 35 mm x 35 mm im zylindrischen Teil wurde metallographisch untersucht. Die Korngrösse   d95   betrug 75   um.   



  Die relative Dichte betrug 99,99 %. 



  Die Korngrösse d95 des eingangs gefertigten Feingussteiles hatte 1200 um betragen. 



   Beispiel 3 Analog dem Prozess von Beispiel 1 wurde ein Primärgussrohling der Legierung Titan - 46,5 Atom% AI - 2 Atom % Cr- 0,5 Atom% Ta - 0,1Atom% Bor über 

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 Vakuum-Lichtbogenschmelzen (VAR) hergestellt und zweimal umgeschmolzen. Der Ingotdurchmesser betrug 170 mm, die Ingotlänge 420 mm. 



  Der Ingot wurde im gekannten Zustand stranggepresst, wobei der Umformgrad 83 % betrug. Ein Bolzenabschnitt mit der Länge von 110 mm wurde auf eine Temperatur von 1440 - 1470 C erwärmt und in einer servohydraulischen Presse in ein geschlossenes Druckgusswerkzeug aus einer Molybdänlegierung gepresst. 



  Der so hergestellte Formteil, ein zylindrischer Bauteil mit einem mittleren Durchmesser von 40 mm, einer Länge von 100 mm, einem seitlich aufgesetzten Flansch und einer Vertiefung von 35 mm x 35 mm x 35 mm im zylindrischen Teil wurde metallographisch untersucht. Die Korngrösse d95 betrug 220 um. 



  Die relative Dichte betrug 99,99 %. 



  Die Korngrösse d95 des Feingussteiles hatte 1500 um betragen. 



  Beispiel 4
Ein Primärgussblock der Legierung Titan-46,5 Atom% AI - 10 Atom% Nb wurde entsprechend der Prozessschritte von Beispiel 1 über Vakuum-Lichtbogenschmelzen (VAR) gefertigt und zweimal umgeschmolzen. Der Ingotdurchmesser betrug 170 mm, die Ingotlänge 420 mm. 



   Der Ingot wurde im gekannten Zustand stranggepresst, wobei der Umformgrad 83 % betrug. Ein Bolzenabschnitt mit der Länge von 110 mm wurde auf eine Temperatur von 1440 - 1470 C erwärmt und in einer servohydraulischen Presse in ein geschlossenes Druckgusswerkzeug aus einer Molybdänlegierung gepresst. 



   Der so hergestellte Formteil, ein zylindrischer Bauteil mit einem mittleren
Durchmesser von 40 mm, einer Länge von 100 mm, einem seitlich aufgesetzten
Flansch und einer Vertiefung von 35 mm x 35 mm x 35 mm im zylindrischen Teil wurde metallographisch untersucht. Die Korngrösse   d95   betrug 90 um. 

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  Die relative Dichte betrug 99,98 %. 



  Die Korngrösse d95 des Feingussteiles hatte 1300 um betragen. 



  Beispiel 5 Der Primärgussblock der Legierung Titan - 46,5 Atom% AI - 10 Atom% Nb wurde entsprechend Beispiel 1 über Vakuum-Lichtbogenschmelzen (VAR) gefertigt und zweimal umgeschmolzen. Der Ingotdurchmesser betrug 170 mm, die Ingotlänge 420 mm. 



  Der Ingot wurde im gekannten Zustand stranggepresst, wobei der Umformgrad 72 % betrug. Ein Bolzenabschnitt mit der Länge von 110 mm wurde auf eine Temperatur von 1440 - 1470 C erwärmt und in einer servohydraulischen Presse in ein geschlossenes Druckgusswerkzeug aus einer Molybdänlegierung gepresst. 



  Der so hergestellte Formteil, ein zylindrischer Bauteil mit einem mittleren Durchmesser von 40 mm, einer Länge von 100 mm, einem seitlich aufgesetzten Flansch und einer Vertiefung von 35 mm x 35 mm x 35 mm im zylindrischen Teil wurde metallographisch untersucht. Die Korngrösse d95 betrug 170   um.   



  Die relative Dichte betrug 99,98 %. 



  Die Korngrösse d95 des Feingussteiles hatte 1300 um betragen. 



  Die Erfindung ist nicht auf die vorgenannten Ausführungsbeispiele beschränkt. 



  Bevorzugte Anwendungsbereiche für Formteile gemäss Erfindung sind die Automobilindustrie, z. B. Getriebe- und Motorteile, aber auch Teile für stationäre Gasturbinen und für die Luft- und Raumfahrt, z. B. Turbinenkomponenten.

Claims (15)

  1. Ansprüche 1. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung mit 41 - 49 Atom% AI, mit einer Korngrösse d95 < 300 um und einem Porenvolumen < 0,2 Vol.%, dessen Herstellung zumindest folgende Verfahrensschritte umfasst: - Fertigen eines Halbzeuges unter Einbeziehung eines Warmumformprozesses, wobei der Umformgrad > 65 % beträgt, - Ausformen des Halbzeuges im Solidus-Liquidus Phasenzustand der Legierung in einem Formwerkzeug unter zumindest zeitweisem Aufbringen von mechanischen Formungskräften.
  2. 2. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Legierung beim Ausformen im thixotropen Zustand befindet.
  3. 3. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der feste Bestandteil der Legierung im Solidus-Liquidus Phasenzustand beim Ausformen globulares Gefüge aufweist.
  4. 4. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausformen des Halbzeuges mittels Thixoschmieden in einer Gesenkform erfolgt. <Desc/Clms Page number 15>
  5. 5. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausformen mittels Thixofliesspressen des Halbzeuges in eine Formkokille erfolgt.
  6. 6. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Fertigen des Halbzeuges in Einbeziehung eines Strangpress-Prozesses erfolgt.
  7. 7. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Korngrösse das < 200 um aufweist.
  8. 8. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dieser eine Korngrösse d95 < 150 um aufweist.
  9. 9. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung 43 - 47 Atom% AI und 1,5 - 12 Atom% Niob enthält.
  10. 10. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Niobgehalt 5 - 10 Atom% beträgt. <Desc/Clms Page number 16>
  11. 11. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Legierung weiters folgende Bestandteile enthält : 0,05 - 0,5 Atom%, Kohlenstoff : 0,5 Atom%, Chrom : 0 - 3 Atom%, Ta : 2 Atom%.
  12. 12. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Kohlenstoffgehalt 0,1- 0,4 Atom% und der Borgehalt 0,1- 0,4 Atom% beträgt.
  13. 13. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Warmumformprozess mit einem Umformgrad > 80 % erfolgt.
  14. 14. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 1 bis 13 zur Verwendung als für Motor- oder Getriebebauteil in Automobilen.
  15. 15. Formteil aus einer intermetallischen y-TiAI-Legierung gemäss Anspruch 1 bis 14 zur Verwendung als Komponente in stationären und nicht stationären Gasturbinen.
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