DE102004056582A1 - Alloy based on titanium aluminides - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft Legierungen auf der Basis von unter Verwendung von schmelz- und pulvermetallurgischen Techniken hergestellten Titanaluminiden mit einer Legierungszusammensetzung aus Ti – z Al – y Nb mit 44,5 Atom % ≤ z ≤ 47 Atom %, insbesondere mit 44,5 Atom % ≤ z ≤ 45,5 Atom %, und 5 Atom % ≤ y ≤ 10 Atom % sowie gegebenenfalls Zusätzen von B und/oder C mit Gehalten zwischen 0,05 Atom % und 0,8 Atom %.The The invention relates to alloys based on use titanium aluminides produced by melt and powder metallurgy techniques with an alloy composition of Ti - z Al - y Nb with 44.5 atom% ≦ z ≦ 47 atom%, in particular with 44.5 atom% ≤ z ≤ 45.5 atom %, and 5 atom% ≦ y ≦ 10 atom% and optionally additives of B and / or C with contents between 0.05 atom% and 0.8 atom %.
Titanaluminid-Legierungen weisen Eigenschaften auf, die für einen Einsatz als Leichtbau-Werkstoff, insbesondere für Hochtemperaturanwendungen, besonders günstig sind. Für die industrielle Praxis sind insbesondere Legierungen interessant, die auf einer intermetallischen Phase γ-(TiAl) mit tetragonaler Struktur beruhen und neben der Majoritätsphase γ-(TiAl) auch Minoritätsanteile der intermetallischen Phase α2(Ti3Al) mit hexagonaler Struktur enthalten. Diese γ- Titanaluminid-Legierungen zeichnen sich durch Eigenschaften wie geringe Dichte (3,85–4,2 g/cm3), hohe elastische Moduln, hohe Festigkeit und Kriechfestigkeit bis zu 700°C aus, die sie als Werkstoff für bewegte Bauteile bei erhöhten Einsatztemperaturen attraktiv machen. Beispiele hierfür sind Turbinenschaufeln in Flugzeugtriebwerken und in stationären Gasturbinen, Ventile bei Motoren sowie Heißgasventilatoren.Titanium aluminide alloys have properties that are particularly favorable for use as a lightweight material, especially for high temperature applications. For industrial practice in particular alloys are interesting, which are based on an intermetallic phase γ- (TiAl) with tetragonal structure and in addition to the majority phase γ- (TiAl) and minority components of the intermetallic phase α 2 (Ti 3 Al) with hexagonal structure. These γ-titanium aluminide alloys are characterized by properties such as low density (3.85-4.2 g / cm 3 ), high elastic moduli, high strength and creep resistance up to 700 ° C, which makes them a material for moving parts make elevated operating temperatures attractive. Examples of this are turbine blades in aircraft engines and in stationary gas turbines, valves in engines and hot gas fans.
Im technisch wichtigen Bereich von Legierungen mit Aluminium-Gehalten zwischen 45 Atom % und 49 Atom % treten bei Erstarren aus der Schmelze und beim nachfolgenden Abkühlen eine Reihe von Phasenumwandlungen auf. Die Erstarrung kann entweder vollständig über den β-Mischkristall mit kubisch raumzentrierter Struktur (Hochtemperaturphase) oder in zwei peritektischen Reaktionen erfolgen, an denen der α-Mischkristall mit hexagonaler Struktur und die γ-Phase beteiligt sind.in the technically important range of alloys with aluminum contents between 45 atom% and 49 atom% occur in solidification from the melt and on subsequent cooling a series of phase transformations. The solidification can either completely over the β-mixed crystal with cubic body-centered structure (high temperature phase) or occur in two peritectic reactions in which the α-mixed crystal with hexagonal structure and the γ-phase involved.
Ferner ist bekannt, dass das Element Niob (Nb) zu einer Steigerung der Festigkeit, Kriechfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit, aber auch der Duktilität führt. Mit dem in der γ-Phase praktisch nicht löslichen Element Bor kann eine Kornfeinung sowohl im Gusszustand als auch nach dem Umformen mit anschließender Wärmebehandlung im α-Gebiet erreicht werden. Ein erhöhter Anteil an β-Phase im Gefüge infolge von niedrigen Aluminium-Gehalten und hohen Konzentrationen von β-stabilisierenden Elementen kann zu grober Dispersion dieser Phase führen und eine Verschlechterung der mechanischen Eigenschaften bewirken.Further It is known that the element niobium (Nb) increases the Strength, creep resistance, oxidation resistance, but also the ductility leads. With in the γ phase practically insoluble element Boron can grain refining both in the cast state and after Forming with subsequent heat treatment in the α-area be achieved. An elevated one Proportion of β-phase in the structure due to low aluminum contents and high concentrations of β-stabilizing Elements can lead to coarse dispersion of this phase and a Cause deterioration of the mechanical properties.
Die mechanischen Eigenschaften von γ-Titanaluminid-Legierungen sind aufgrund ihres Verformungs- und Bruchverhaltens, aber auch wegen der Gefügeanisotropie der bevorzugt eingestellten lamellaren Gefüge bzw. Duplex-Gefüge stark anisotrop. Zu einer gezielten Einstellung von Gefüge und Textur bei der Herstellung von Bauteilen aus Titanaluminiden werden Gießverfahren, unterschiedliche pulvermetallurgische und Umform-Verfahren sowie Kombinationen dieser Herstellungsverfahren angewandt.The mechanical properties of γ-titanium aluminide alloys are due to their deformation and fracture behavior, as well because of the microstructural anisotropy the preferred set lamellar structure or duplex structure strong anisotropic. For a specific adjustment of structure and texture in the manufacture of titanium aluminide components, casting processes, different powder metallurgy and forming processes as well Combinations of these production methods applied.
Aus der Veröffentlichung von Y-W. Kim und D.M. Dimiduk in „Structural Intermetallics 1997", Eds. M.V. Nathal, R. Darolia, C.T. Liu, P.L. Martin, D.B. Miracle, R. Wagner, M. Yamaguchi, TMS, Warrendale PA, 1996, S. 531 ist bekannt, dass in verschiedenen Entwicklungsprogrammen die Wirkung einer größeren Zahl von Legierungselementen hinsichtlich Konstitution, Gefügeeinstellung bei verschiedenen Herstellungsverfahren und einzelnen Eigenschaften untersucht wurde. Die gefundenen Zusammenhänge sind dabei ähnlich komplex, wie dies bei anderen Strukturmetallen, z.B. Stählen, der Fall ist, und lassen sich nur in eingeschränkter und sehr allgemeiner Form in Regeln zusammenfassen. Daher können bestimmte Zusammensetzungen herausragende Kombinationen an Eigenschaften aufweisen.Out the publication from Y-W. Kim and D.M. Dimiduk in "Structural Intermetallics 1997 ", Eds. M.V. Nathal, R. Darolia, C.T. Liu, P.L. Martin, D.B. Miracle, R. Wagner, M. Yamaguchi, TMS, Warrendale PA, 1996, p. 531, it is known that in different development programs the effect of a larger number of alloying elements in terms of constitution, microstructure attitude in different manufacturing processes and individual properties was investigated. The found relationships are similarly complex, as with other structural metals, e.g. Steels, the case is, and let only in limited and very general form into rules. Therefore, certain Compositions have outstanding combinations of properties.
Aus
Ein allgemeines Problem aller Titanaluminid-Legierungen ist ihre geringe Duktilität. Bislang ist es nicht gelungen, die durch die Natur der intermetallischen Phasen vorgegebene hohe Sprödigkeit und geringe Schadenstoleranz der Titanaluminid-Legierungen über Legierungseffekte entscheidend zu verbessern (vgl. „Structural Inter metallics 1997", S. 531, siehe oben). Für die einleitend genannten Anwendungen sind zwar vielfach plastische Bruchdehnungen von ≥ 1 % ausreichend. Von den Herstellern von Turbinen und Motoren wird jedoch gefordert, dass dieses Mindestmaß an Duktilität in der industriellen Fertigung über große Loszahlen garantiert wird. Da die Duktilität empfindlich vom Gefüge abhängt, ist es im industriellen Fertigungsprozess äußerst schwierig, eine möglichst homogene Gefügeausbildung sicherzustellen. Für hochfeste Legierungen ist die maximal tolerierbare Defektgröße, z.B. die maximale Korn- oder Lamellenkoloniegröße, besonders klein, so dass für solche Legierungen eine sehr hohe Gefügehomogenität wünschenswert. Diese kann aber schon wegen der unvermeidbaren Schwankungen der Legierungszusammensetzung von z.B. ± 0.5 Atom % im Al-Gehalt nur schwer erreicht werden.One general problem of all titanium aluminide alloys is their low Ductility. So far, it has not succeeded by the nature of the intermetallic Phases predetermined high brittleness and low damage tolerance of titanium aluminide alloys over alloying effects crucial improvement (see "Structural Inter metallics 1997, p. 531, see above). For The applications mentioned in the introduction are often plastic Elongation at break of ≥ 1 % sufficient. From the manufacturers of turbines and engines will be However, this minimum level of ductility is required in the industrial production over size Lottery is guaranteed. Since the ductility is sensitive to the structure is It is extremely difficult in the industrial manufacturing process, one possible homogeneous microstructure education sure. For high strength alloys is the maximum tolerable defect size, e.g. the maximum grain or fin colony size, especially small, so that for such Alloys a very high Gefügehomogenität desirable. But this can already be because of the inevitable fluctuations of Alloy composition of e.g. ± 0.5 atom% in the Al content difficult to reach.
Gegenwärtig werden von den vielen, in γ-Titanaluminid-Legierungen möglichen Gefügetypen nur lamellare bzw. so genannte Duplex-Gefüge für Hochtemperaturanwendungen in Betracht gezogen. Erstere entstehen beim Abkühlen aus dem Einphasengebiet des α-Mischkristalls, indem sich Platten der γ-Phase kristallographisch orientiert aus dem α-Mischkristall ausscheiden.Becoming present of the many, in γ-titanium aluminide alloys potential Microstructure types only lamellar or so-called duplex structure for high temperature applications taken into consideration. The former arise during cooling from the single-phase region of the α-mixed crystal by γ-phase plates precipitate crystallographically oriented from the α-mixed crystal.
Demgegenüber bestehen Duplex-Gefüge aus Lamellenkolonien und γ-Körnern und entstehen, wenn das Material im Zweiphasengebiet α + γ geglüht wird. Dabei wandeln sich die dort vorliegenden α-Körner beim Abkühlen wieder in zweiphasige Lamellenkolonien um. Grobe Gefügebestandteile entstehen in γ-Titanaluminid-Legierungen vor allem dadurch, dass beim Durchlaufen des α-Gebiets große α-Körner gebildet werden. Dies kann schon bei der Erstarrung geschehen, wenn sich große Stengelkristalle der α-Phase aus der Schmelze bilden. Demnach muss möglichst das Einphasengebiet des α-Mischkristalls beim Verarbeiten gemieden werden. Da in der Praxis jedoch Schwankungen der Zusammensetzung und Prozesstemperaturen auftreten und daher die Konstitution lokal in den Werkstücken schwankt, ist die Bildung grober Lamellenkolonien nicht auszuschließen.In contrast, exist Duplex structure off Lamellar colonies and γ-grains and arise when the material is annealed in the two-phase region α + γ. In this case, the α grains present there change again on cooling into biphasic lamellar colonies. Coarse microstructure constituents are formed in γ-titanium aluminide alloys above all, that when passing through the α-area large α-grains be formed. This can happen already during the solidification, if big ones Stem crystals of α-phase form from the melt. Accordingly, if possible, the single-phase region of the α-mixed crystal be avoided during processing. As in practice, however, fluctuations the composition and process temperatures occur and therefore the Constitution locally in the workpieces varies, the formation of coarse lamellar colonies can not be ruled out.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Titanaluminid-Legierung mit einer feinen und homogenen Gefügemorphologie bereitzustellen, wobei sich in der industriellen Praxis auftretende Variationen der Legierungszusammensetzung sowie unvermeidliche Temperaturschwankungen beim Herstellungsprozess kaum oder nicht nennenswert auf die Homogenität der Legierung, insbesondere ohne grundlegende Änderungen der Herstellungsverfahren, auswirken sollen. Des Weiteren besteht die Aufgabe darin, ein Bauteil mit einer homogenen Legierung bereitzustellen.outgoing from this prior art, the present invention is the Task based, a titanium aluminide alloy with a fine and homogeneous morphology to provide, occurring in industrial practice Variations in the alloy composition and inevitable temperature fluctuations during the manufacturing process hardly or not appreciably on the homogeneity of the alloy, especially without any fundamental changes the manufacturing process. Furthermore exists the task is to provide a component with a homogeneous alloy.
Gelöst wird diese Aufgabe mittels einer Legierung auf der Basis von unter Verwendung von schmelz- und pulvermetallurgischen Techniken hergestellten Titanaluminiden mit einer Legierungszusammensetzung aus Ti – z Al – y Nb mit 44,5 Atom % ≤ z ≤ 47 Atom %, insbesondere mit 44,5 Atom % ≤ z ≤ 45,5 Atom %, und 5 Atom % ≤ y ≤ 10 Atom %, die dadurch weitergebildet wird, dass diese Molybdän (Mo) im Bereich zwischen 0,1 Atom % bis 3,0 Atom %, enthält. Der Rest der Legierung besteht aus Ti (Titan).Is solved this object by means of an alloy based on using titanium aluminides produced by melt and powder metallurgy techniques with an alloy composition of Ti - z Al - y Nb with 44.5 atom% ≦ z ≦ 47 atom%, in particular with 44.5 atom% ≤ z ≤ 45.5 atom %, and 5 at% ≦ y ≦ 10 at%, which is further developed by the fact that these molybdenum (Mo) in Range between 0.1 at% to 3.0 at%. The rest of the alloy consists of Ti (titanium).
Es hat sich in Versuchen gezeigt, dass durch das Zulegieren von Molybdän bei Titanaluminiden mit einem Niobanteil, bei denen für gewöhnlich die β-Phase nicht über den gesamten Temperaturbereich stabil ist und sich daher Reste der Hochtemperatur-β-Phase bei den üblichen Prozessschritten wie dem Strangpressen auflösen, eine bessere Gefügehomogenität der Legierung erreicht wird. Somit wird über den gesamten, für den Herstellungsprozess relevanten Temperaturbereich ein Volumenanteil der β-Phase ohne Kornvergröberungen realisiert. Dieser erfindungsgemäße Legierungstyp weist dann aufgrund der feinen und sehr gleichmäßigen Dispersion der β-Phase ein homogenes Gefüge mit hohen Festigkeitswerten auf.It has been shown in experiments that by the alloying of molybdenum with titanium aluminides with a niobium content, where usually the β-phase does not exceed the entire temperature range is stable and therefore remains of the high-temperature β-phase at the usual Process steps such as extrusion dissolve, a better structural homogeneity of the alloy is reached. Thus, over the whole, for the production process relevant temperature range a volume fraction the β-phase without grain coarsening realized. This alloy type according to the invention then indicates the β phase due to the fine and very uniform dispersion homogeneous structure with high strength values.
Damit wird eine Legierung bereitgestellt, die als Leichtbau-Werkstoff für Hochtemperaturanwendungen, wie z.B. Turbinenschaufel oder Motoren- und Turbinenkomponenten, geeignet ist.In order to an alloy is provided which is used as a lightweight material for high-temperature applications, such as. Turbine blade or engine and turbine components, suitable is.
Die erfindungsgemäße Legierung wird unter Verwendung von gießmetallurgischen, schmelzmetallurgischen oder pulvermetallurgischen Verfahren oder unter Verwendung dieser Verfahren in Kombination mit Umformtechniken hergestellt.The alloy according to the invention is using casting metallurgical, melt metallurgical or powder metallurgical process or using these methods in combination with forming techniques produced.
Vor allem bei Ti – (44,5 Atom % bis 45,5 Atom %) Al – (5 Atom % bis 10 Atom %) Nb hat die Zugabe von Molybdän mit einem Gehalt ab 1,0 Atom % bis 3,0 Atom % zu guten Mikrostrukturen mit einer hohen Gefügehomogenität geführt.In front especially in Ti - (44.5 Atom% to 45.5 atom%) Al - (5 Atom% to 10 atom%) Nb has the addition of molybdenum with a Content from 1.0 atom% to 3.0 atom% to good microstructures with a high structural homogeneity led.
Darüber hinaus weist eine erfindungsgemäße Legierung eine Zusammensetzung aus Ti – z Al – y Nb – x B mit 44,5 Atom % ≤ z ≤ 47 Atom %, insbesondere mit 44,5 Atom % ≤ z ≤ 45,5 Atom %, 5 Atom % ≤ y ≤ 10 Atom % und 0,05 Atom % ≤ x ≤ 0,8 Atom %, oder eine Zusammensetzung aus Ti – z Al – y Nb – w C mit 44,5 Atom % ≤ z ≤ 47 Atom %, insbesondere mit 44,5 Atom % ≤ z ≤ 45,5 Atom %, 5 Atom % ≤ y ≤ 10 Atom % und 0,05 Atom % ≤ w ≤ 0,8 Atom % auf, die jeweils Molybdän (Mo) im Bereich zwischen 0,1 Atom % bis 3 Atom % enthalten.Furthermore has an alloy according to the invention a composition of Ti - z Al - y Nb - x B with 44.5 atom% ≦ z ≦ 47 atom%, in particular with 44.5 atom% ≤ z ≤ 45.5 atom %, 5 atom% ≤ y ≤ 10 atom% and 0.05 at% ≦ x ≦ 0.8 at%, or a composition of Ti - z Al - y Nb - w C with 44.5 atomic% ≤ z ≤ 47 atomic%, in particular with 44.5 atom% ≤ z ≤ 45.5 atom %, 5 atom% ≤ y ≤ 10 atom% and 0.05 at% ≤ w ≤ 0.8 atom % on, each molybdenum (Mo) in the range between 0.1 atom% to 3 atom% included.
Alternativ besteht eine Legierung aus Ti – z Al – y Nb – x B – w C mit 44,5 Atom % ≤ z ≤ 47 Atom %, insbesondere mit 44,5 Atom % ≤ z ≤ 45,5 Atom %, 5 Atom % ≤ y ≤ 10 Atom %, 0,05 Atom % ≤ x ≤ 0,8 Atom % und 0,05 Atom % ≤ w ≤ 0,8 Atom % und zusätzlich aus Molybdän im Bereich zwischen 0,1 Atom % bis 3 Atom %.alternative If an alloy consists of Ti - z Al - y Nb - x B - w C 44.5 atom% ≦ z ≦ 47 atom%, in particular with 44.5 atom% ≤ z ≤ 45.5 atom %, 5 atom% ≦ y ≦ 10 atom%, 0.05 atom% ≤ x ≤ 0.8 atom % and 0.05 at% ≤ w ≤ 0.8 atom % and additionally made of molybdenum in the range between 0.1 atom% to 3 atom%.
Mittels der angegebenen Legierungen und den entsprechenden Legierungsgehalten werden hochfeste γ-Titanaluminid-Legierungen mit einer feinen Dispersion der β-Phase für einen weiten Bereich an Prozesstemperaturen erzeugt.through the specified alloys and the corresponding alloy contents become high-strength γ-titanium aluminide alloys with a fine dispersion of β-phase for one wide range of process temperatures generated.
Bei der vorliegenden Erfindung wird die angestrebte Gefügestabilität und Prozesssicherheit dadurch erreicht, dass das Auftreten von Einphasengebieten über den gesamten, bei den Herstellungsprozessen und beim Einsatz durchlaufenen Temperaturbereich durch den gezielten Einbau der kubisch-raumzentrierten β-Phase vermieden wird. Prinzipiell tritt die β-Phase bei allen technischen Titanaluminid-Legierungen als Hochtemperaturphase bei Temperaturen ≥ 1350°C auf.In the present invention, the desired structural stability and process reliability is achieved by the occurrence of single-phase regions over the entire, in the manufacturing processes and during operation passed through temperature area is avoided by the targeted incorporation of the cubic-body-centered β-phase. In principle, the β-phase occurs in all technical titanium aluminide alloys as a high-temperature phase at temperatures ≥ 1350 ° C.
Aus der Literatur ist bekannt, dass diese Phase durch verschiedene Elemente wie Mo, W, Nb, Cr, Mn und V bei tieferen Temperaturen stabilisiert werden kann. Das besondere Problem beim Zulegieren dieser Elemente besteht jedoch darin, dass die β-stabilisierenden Elemente sehr genau auf den Al-Gehalt abgestimmt werden müssen. Außerdem treten bei der Zugabe dieser Elemente unerwünschte Wechselwirkungen auf, die zu hohen Anteilen der β-Phase und zu einer groben Dispersion dieser Phase führen. Eine derartige Konstitution ist für die mechanischen Eigenschaften äußerst nachteilig.Out The literature is known to this phase by different elements how Mo, W, Nb, Cr, Mn and V are stabilized at lower temperatures can. The particular problem with alloying these elements is however, that the β-stabilizing Elements must be tuned very precisely to the Al content. In addition, kick when adding these elements undesirable interactions, too high levels of β-phase and lead to a coarse dispersion of this phase. Such a constitution is for the mechanical properties extremely disadvantageous.
Weiterhin hängen auch die Eigenschaften der β-Phase von den jeweiligen Legierungselementen und ihrer Zusammensetzung ab. Insbesondere muss die Konstitution so gewählt werden, dass eine Ausscheidung der spröden ω-Phase aus der β-Phase weitgehend vermieden wird. Aufgrund dieser Zusammenhänge wird eine Legierungszusammensetzung bereitgestellt, mit der eine für die mechanischen Eigenschaften optimale Zusammensetzung und Dispersion der β-Phase für einen weiten Bereich an Prozesstemperaturen realisiert werden kann. Gleichzeitig werden möglichst gute Festigkeitseigenschaften erzielt.Farther hang also the properties of the β-phase of the respective alloying elements and their composition from. In particular, the constitution must be chosen so that an excretion of the brittle ω-phase the β-phase is largely avoided. Because of these relationships will be an alloy composition provided with one for the mechanical properties optimal composition and dispersion of the β-phase for a wide range of process temperatures can be realized. At the same time the best possible strength properties are achieved.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung enthält die Legierung ebenfalls Bor, vorzugsweise mit einem Bor-Gehalt in der Legierung im Bereich von 0,05 Atom % bis 0,8 Atom %. Der Zusatz von Bor führt vorteilhafterweise zur Bildung von stabilen Ausscheidungen, die zur mechanischen Härtung der erfindungsgemäßen Legierung und Stabilisierung des Gefüges der Legierung beitragen.According to one advantageous embodiment of the invention, the alloy also contains Boron, preferably with a boron content in the alloy in the range from 0.05 at% to 0.8 at%. The addition of boron advantageously leads for the formation of stable precipitates, for the mechanical hardening of the alloy according to the invention and stabilization of the structure contribute to the alloy.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Legierung Kohlenstoff enthält, und zwar vorzugsweise mit einem Kohlenstoffgehalt im Bereich von 0,05 Atom % bis 0,8 Atom %. Auch der Zusatz von Kohlenstoff, vorzugsweise in Kombination mit dem vorbeschriebenen Zusatzstoff Bor, führt zur Bildung von stabilen Ausscheidungen, die ebenfalls zur mechanischen Härtung der Legierung und zur Stabilisierung des Gefüges beitragen.Furthermore it is advantageous if the alloy contains carbon, and although preferably with a carbon content in the range of 0.05 atom % to 0.8 at%. Also, the addition of carbon, preferably in combination with the above-mentioned additive boron leads to Formation of stable precipitates, which also contribute to the mechanical hardening alloy and stabilize the structure.
Die Aufgabe wird weiterhin durch ein Bauteil gelöst, das aus einer erfindungsgemäßen Legierung hergestellt ist. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird auf die voranstehenden Ausführungen ausdrücklich verwiesen.The The object is further achieved by a component which is produced from an alloy according to the invention is. To avoid repetition is to the preceding versions expressly directed.
Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten schematischen Zeichnungen exemplarisch beschrieben, auf die im Übrigen bezüglich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten verwiesen wird. Es zeigen:The Invention will be described below without limiting the general inventive concept of exemplary embodiments with reference to the attached schematic drawings described by way of example, to the rest with respect to the Revelation of all unspecified in the text details of the invention is referenced. Show it:
In
Das
Gefüge
(
In
den
In
Wie
bei dem in
In
den
Die
Das
Gefüge
in
Die
Gefüge
in
Die Koloniegröße der Gefüge der Legierung Ti – 45 Al – 5 Nb-2 Mo beträgt zwischen 20 bis 30 μm und ist somit mindestens um den Faktor 5 kleiner als sonst in voll-lamellaren Gefügen von γ- Titanaluminid-Legierungen. Innerhalb der β-Phase wird außerdem die γ-Phase ausgeschieden, so dass die β-Körner sehr fein unterteilt werden. Hierdurch wird insgesamt ein sehr feines und homogenes Gefüge erreicht.The Colony size of the structure of the alloy Ti - 45 Al - 5 Nb - 2 Mo is between 20 to 30 microns and is thus smaller by at least a factor of 5 than otherwise in fully lamellar structures of γ-titanium aluminide alloys. Within the β phase will also the γ phase excreted, so that the β grains very much be finely divided. This will be a very fine overall and homogeneous structure reached.
In Versuchen hat sich herausgestellt, dass diese feine und homogene Gefügemorphologie nach Wärmebehandlungen im gesamten Hochtemperaturbereich bis 1320°C vorhanden ist. Die Gefüge zeigen damit eindeutig, dass über den gesamten, für die Herstellungsprozesse relevanten Temperaturbereich ein ausreichender Volumenanteil der β-Phase vorhanden ist und Kornvergröberung wirksam unterdrückt wird.In Try it has been found that this fine and homogeneous microstructure morphology after heat treatments throughout the high temperature range up to 1320 ° C is present. The microstructures show that clearly that over the whole, for the manufacturing processes relevant temperature range sufficient Volume fraction of the β-phase is present and grain coarsening effectively suppressed becomes.
In Zugversuchen, die an Material durchgeführt wurden, das bei 1030°C wärmebehandelt worden war, wird bei Raumtemperatur eine Streckgrenze von 867 MPa, eine Zugfestigkeit von 816 MPa und eine plastische Bruchdehnung von 1,8 % gemessen.In Tensile tests performed on material heat treated at 1030 ° C was at room temperature, a yield strength of 867 MPa, a tensile strength of 816 MPa and a plastic elongation at break measured at 1.8%.
Durch das Zulegieren geringer Molybdängehalte wird eine sehr gleichmäßige Mikrostruktur in der Legierung erreicht, so dass diese Legierungen als Hochtemperatur-Werkstoffe gut eingesetzt werden können.By the alloying of low molybdenum contents becomes a very uniform microstructure achieved in the alloy, making these alloys as high-temperature materials can be used well.
Darüber hinaus
ist in
Die Homogenität der erfindungsgemäßen Legierungen hängt im Bereich relevanter Prozesstemperaturen nicht von technisch unvermeidbaren Schwankungen der Temperatur oder der Zusammensetzung ab.The homogeneity the alloys of the invention hangs in the Range of relevant process temperatures not technically unavoidable fluctuations the temperature or the composition.
Die erfindungsgemäßen Titanaluminid-Legierungen wurden unter Verwendung von gieß- oder pulvermetallurgischen Techniken hergestellt. Beispielsweise können durch Warmschmieden, Warmpressen bzw. Warmstrangpressen und Warmwalzen die erfindungsgemäßen Legierungen bearbeitet werden.The titanium aluminide alloys according to the invention were prepared using pouring or powder metallurgy techniques. For example can by hot forging, hot pressing or hot extrusion and hot rolling the alloys according to the invention to be edited.
Die Erfindung bietet den Vorteil, dass trotz der bei der industriellen Fertigung auftretenden Schwankungen der Legierungszusammensetzung und Prozessbedingungen zuverlässiger als bisher eine Titanaluminid-Legierung mit einer sehr gleichmäßigen Mikrostruktur und hoher Festigkeit bereitgestellt wird.The invention offers the advantage that despite occurring in industrial production Variations in alloy composition and process conditions more reliable than previously provided a titanium aluminide alloy with a very uniform microstructure and high strength.
Die erfindungsgemäße Titanaluminid-Legierung erreicht eine hohe Festigkeit bis zu einer Temperatur im Bereich von 700°C bis 800°C sowie eine gute Raumtemperatur-Duktilität. Somit sind die Legie rungen für zahlreiche Einsatzbereiche geeignet und können z.B. für besonders hochbelastete Bauteile oder bei für Titanaluminid-Legierungen außergewöhnlich hohen Temperaturen verwendet werden.The Titanium aluminide alloy according to the invention achieves high strength up to a temperature in the range from 700 ° C up to 800 ° C as well as a good room temperature ductility. Thus, the alloys are Legie for many Applications suitable and can e.g. For particularly heavily loaded components or for titanium aluminide alloys exceptionally high Temperatures are used.
Claims (5)
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