DE60300101T2

DE60300101T2 - Verfahren zur Wärmebehandlung von TiAl-Legierungen

Info

Publication number: DE60300101T2
Application number: DE60300101T
Authority: DE
Inventors: Dawei Hu
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2003-06-04
Publication date: 2005-03-03
Anticipated expiration: 2023-06-05
Also published as: US20040003877A1; EP1378582B1; EP1378582A1; DE60300101D1; GB0215563D0

Description

Es besteht das Bedürfnis zur Verfeinerung der Mikrostruktur einer Titanaluminid-Legierung und insbesondere einer gegossenen Titanaluminid-Legierung, wobei keine Heißbearbeitung der Titanaluminid-Legierung stattfindet.
Es ist bekannt, sechs bis acht schnelle Erhitzungs- und schnelle Abkühlzyklen bei einer Titanaluminid-Legierung durchzuführen, um eine zufriedenstellende Verfeinerung der Mikrostruktur zu erhalten, wie dies von Wang JN, Xia K in Intermetallics 2000, 8, 545 beschrieben ist. Dieses Verfahren ist jedoch nur in einem labormäßigen Umfang anwendbar. Die schnelle Erhitzung und die schnelle Abkühlung kann mit herkömmlichen Wärmebehandlungsmaßnahmen nicht erzielt werden. Um eine schnelle Erhitzung und schnelle Abkühlung eines Titanaluminid-Werkstückes herbeizuführen, muss die Größe des Titanaluminid-Werkstückes beschränkt sein, und es können Risse in einem unregelmäßig geformten Titanaluminid-Werkstück erzeugt werden.
Es ist auch bekannt, eine Langzeitdurchwärmung bei einer unter der Alpha-Übergangstemperatur liegenden Temperatur und eine zweite kurzzeitige Durchwärmung bei einer Temperatur gerade über der Alpha-Übergangstemperatur durchzuführen, gefolgt von einer Ofenabkühlung oder Luftabkühlung der Titanaluminid-Legierung, wie dies von Yang J, Wang JN, Wang Y, Xia QF und Zhang B in Intermetallics 2001, 9, 369 beschrieben wird. Die erste langzeitige Durchwärmtemperatur muss so dicht als möglich an der Alpha-Übergangstemperatur liegen, damit die Durchwärmzeit vermindert wird. Während der ersten langzeitigen Durchwärmung wird die ursprüngliche Lamellen- Mikrostruktur in granulare und Alpha-Strukturen umgeformt mit einem hohen Volumenanteil der Alpha-Phase. Die verbleibenden Gamma-Körner wirken als Pinningpunkte, um das schnelle Wachstum der Alpha-Phase zu verhindern. Die zweite kurzzeitige Durchwärmtemperatur muss über der Alpha-Übergangstemperatur und so dicht als möglich an der Alpha-Übergangstemperatur liegen und das zweite kurzzeitige Durchwärmen sollte so kurz als möglich gehalten werden. Diese Wärmebehandlung erfordert eine präzise Steuerung und schnelle Erwärmung auf die zweite kurzzeitige Durchwärmtemperatur. Das Ziel besteht darin, die Titanaluminid-Legierung in dem Alpha-Phasenfeld so kurz als möglich zu halten, um ein übermäßiges Alpha-Kornwachstum zu verhindern, aber dies ist schwierig bei der Produktion zu realisieren.
Weiterhin ist es bekannt, eine schnelle Erhitzung mit einer Rate von etwa 1500°Cs¹ auf eine Temperatur über der Alpha-Übergangstemperatur durchzuführen und kurzzeitig etwa 5 Minuten lang diese Temperatur beizubehalten und eine normale Abkühlung durchzuführen, um eine vollständig verfeinerte Lamellen-Mikrostruktur in einer Titanaluminid-Legierung zu erhalten, wie dies von Salishnov GA, Imayev RM, Kuznetsov AV, Shagiev MR, Imayev VM, Shenkov ON, Froes FH, In Kim Y-W, Dumiduk DM, Loretto MH beschrieben ist, die Herausgeber des Dokuments Gamma Titanium Aluminides 1999, Warendale, PA:TMS, 1999, Seite 291 sind. Die schnelle erforderliche Aufheizgeschwindigkeit ist jedoch unter Benutzung eines konventionellen Ofens schwierig zu erreichen und die sehr kurze Haltezeit ist schwierig einzustellen. Außerdem führt ein verlängertes Aufrechterhalten einer Temperatur über der Alpha-Übergangstemperatur zu einem rapiden Wachstum der Alpha-Körner, was die Benutzung dieser Technik bei einer industriellen Anwendung ausschließt. Die US-A-5746846 beschreibt ein Verfahren zur Erzeugung einer feinkörnigen Gamma-Phase mit einer fast lamellenartigen Mikrostruktur durch Heißbearbeitung der Legierung in dem Bereich zwischen 700°C bis T_alpha +20°C, gefolgt von einem Glühen bei T_alpha –20°C bis T_alpha –1°C.
Demgemäß liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zur Wärmebehandlung einer Titanaluminid-Legierung zu schalten, wodurch die oben erwähnten Probleme vermindert und vorzugsweise vollständig gelöst werden.
Demgemäß schafft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Wärmebehandlung einer Titanaluminid-Legierung, wobei die Titanaluminid-Legierung ein Alpha-Einphasenfeld besitzt und in der Lage ist, eine massiv transformierte Gamma-Mikrostruktur zu erzeugen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

(a) es wird die Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur über der Alpha-Übergangstemperatur erhitzt;
(b) es wird die Titanaluminid-Legierung auf einer Temperatur über der Alpha-Übergangstemperatur im Alpha-Einphasenfeld eine vorbestimmte Zeitdauer lang gehalten;
(c) es wird die Titanaluminid-Legierung aus dem Alpha-Einphasenfeld abgekühlt, um eine massiv transformierte Gamma-Mikrostruktur zu erzeugen;
(d) es wird die Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur unter der Alpha-Übergangstemperatur im Alpha-Phasenfeld und Gamma-Phasenfeld erhitzt;
(e) es wird die Titanaluminid-Legierung auf der Temperatur unter der Alpha-Übergangstemperatur eine vorbestimmte Zeitdauer lang gehalten, um Alpha-Plättchen in der massiv transformierten Gamma-Mikrostruktur auszufällen, so dass eine verfeinerte Mikrostruktur in der Titanaluminid-Legierung erhalten wird;
(f) es wird die Titanaluminid-Legierung auf Umgebungstemperatur abgekühlt.

Vorzugsweise beträgt im Schritt (b) die vorbestimmte Zeitdauer bis zu 2 Stunden.
Vorzugsweise beträgt im Schritt (e) die vorbestimmte Zeitdauer bis zu 4 Stunden.
Vorzugsweise umfasst der Schritt (d) die Erhitzung der Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur von etwa 30°C bis 60°C unter der Alpha-Übergangstemperatur.
Vorzugsweise umfasst der Schritt (a) die Erhitzung der Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur von etwa 20°C bis 30°C über der Alpha-Übergangstemperatur.
Vorzugsweise umfasst der Schritt (f) eine Luftabkühlung oder eine Ofenabkühlung.
Vorzugsweise umfasst der Schritt (c) eine Luftabkühlung oder eine Ölabkühlung.
Vorzugsweise besteht die Titanaluminid-Legierung aus wenigstens 46at% Aluminium. Die Titanaluminid-Legierung kann 48at% Aluminium, 2at% Chrom, 2at% Niob und als Rest Titan und zufällige Verunreinigungen aufweisen.
Die Alpha-Übergangstemperatur liegt bei etwa 1360°C. Der Schritt (a) umfasst die Erhitzung auf eine Temperatur von 1380°C und im Schritt (b) wird die Temperatur der Titanaluminid-Legierung auf etwa 1380°C eine Stunde lang gehalten. Der Schritt (c) umfasst eine Ölabkühlung der Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur von 1380°C, um eine massiv transformierte Gamma-Mikrostruktur zu erzeugen; die Schritte (d) und (e) umfassen die Erhitzung der Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur von etwa 1320°C über 2 Stunden, um Alpha-Plättchen in der massiv transformierten Gamma-Mikrostruktur auszufällen, so dass eine verfeinerte Mikrostruktur in der Titanaluminid-Legierung erzeugt wird und der Schritt (f) umfasst eine Luftabkühlung der Titanaluminid-Legierung auf Umgebungstemperatur.
Die Titanaluminid-Legierung kann 46at% Aluminium, 8at% Niob, bis zu 0,07at% Kohlenstoff und als Rest Titan und zufällige Verunreinigungen aufweisen.
Die Alpha-Übergangstemperatur liegt bei etwa 1335°C und der Schritt (a) umfasst die Erhitzung auf eine Temperatur von 1360°C und im Schritt (b) wird die Temperatur der Titanaluminid-Legierung auf etwa 1360°C eine Stunde lang gehalten; der Schritt (c) umfasst eine Ölabkühlung oder eine Luftabkühlung der Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur von 1360°C, um eine massiv transformierte Gamma-Mikrostruktur zu schaffen. Die Schritte (d) und (e) umfassen die Erhitzung der Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur von etwa 1300°C für etwa 4 Stunden, um Alpha-Plättchen in der massiv transformierten Gamma-Mikrostruktur auszufällen, so dass eine verfeinerte Mikrostruktur in der Titanaluminid-Legierung erzeugt wird, und der Schritt (f) umfasst eine Luftabkühlung der Titanaluminid-Legierung auf Umgebungstemperatur.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar für eine Gamma-Titanaluminid-Legierung, die aus 45-46at% Aluminium, 8at% Niob, bis zu 0,07 at% Kohlenstoff und als Rest Titan und zufällige Verunreinigungen enthält. Zum Beispiel ist die Erfindung anwendbar für eine Gamma-Titanaluminid-Legierung, bestehend aus 45,5 at% Aluminium, 8at% Niob und als Rest Titan und zufällige Verunreinigungen. Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar auf eine Gamma-Titanaluminid-Legierung, die aus 45-46at% Aluminium, 2-6at% Niob, 2-6at% Hafnium und als Rest Titan und zufälligen Verunreinigungen besteht, und z.B. auf eine Gamma-Titanaluminid-Legierung mit 46at% Aluminium, 4at% Niob, 4at% Hafnium und als Rest Titan und zufälligen Verunreinigungen.
Die Titanaluminid-Legierung kann ein gegossenes Titanaluminid-Werkstück sein.
Das Verfahren kann ein isostatisches Heißpressen des gegossenen Werkstücks aus der Titanaluminid-Legierung sein.
Vorzugsweise erfolgt das isostatische Heißpressen des gegossenen Titanaluminid-Legierungswerkstücks gleichzeitig mit dem Schritt (e).
Vorzugsweise umfasst das isostatische Heißpressen die Anwendung eines Druckes von etwa 150 Mpa während ungefähr 4 Stunden.
Die Titanaluminid-Legierung kann eine Kompressor-Laufschaufel oder eine Kompressor-Leitschaufel sein.
Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:
1 ist eine graphische Darstellung der Temperatur in Abhängigkeit von der Zeit, wodurch das Verfahren der Wärmebehandlung einer Titanaluminid-Legierung gemäß der Erfindung veranschaulicht wird;
2 ist eine schematische Ansicht der Mikrostruktur einer Titanaluminid-Legierung, die einer Wärmebehandlung gemäß der Erfindung unterworfen wurde;
3 ist ein Schliffbild einer Titanaluminid-Legierung, die gemäß der Erfindung einer Wärmebehandlung unterworfen wurde;
4 ist eine schematische Ansicht der Mikrostruktur der Titanaluminid-Legierung, die gemäß dem Stand der Technik wärmebehandelt wurde;
5 ist eine Ansicht einer Kompressor-Laufschaufel aus einer Gamma-Titanaluminid-Legierung für ein Gasturbinentriebwerk, die gemäß der Erfindung bearbeitet worden ist.
Ein Verfahren der Wärmebehandlung einer Titanaluminid-Legierung gemäß der vorliegenden Erfindung wird in Verbindung mit 1 beschrieben. Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einer Wärmebehandlung von Gamma-Titanaluminid-Legierungen mit wenigstens 46at% Aluminium und einem Alpha-Einphasenfeld.
Das Wärmebehandlungsverfahren umfasst die Erhitzung des Gamma-Titanaluminids auf eine Temperatur T₁ über der Alpha-Übergangstemperatur T_α. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wird dann auf einer Temperatur von T₁ über der Alpha-Übergangstemperatur T_α in einem Alpha-Einphasenfeld während einer vorbestimmten Zeitdauer t, gehalten. Das Gamma-Titanaluminid wird aus dem Alpha-Einphasenfeld bei der Temperatur T₁ beispielsweise durch Luftabkühlung oder Ölabkühlung abgeschreckt, um eine massiv transformierte Gamma-Mikrostruktur zu schaffen. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wird dann auf eine Temperatur T₂ unter der Alpha-Übergangstemperatur T_α erhitzt. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wird auf der Temperatur T₂ im Alpha- und Gamma-Phasenfeld während einer vorbestimmten Zeitdauer t₂ gehalten, um Alpha-Plättchen in der massiv transformierten Gamma-Mikrostruktur derart auszufällen, dass eine verfeinerte Mikrostruktur in der Titanaluminid-Legierung erzeugt wird. Das Gamma-Titanaluminid wird beispielsweise durch Luftabkühlung oder Ofenabkühlung auf Umgebungstemperatur abgekühlt.
2 veranschaulicht eine sehr feine Duplex-Mikrostruktur der Gamma-Titanaluminid-Legierung, die gemäß der Erfindung verarbeitet wurde. Bei der vorliegenden Erfindung reduzieren die unterschiedlich orientierten Alpha-Plättchen, die in einer massiven Gamma-Phasenmatrix ausgefällt sind, wirksam die Korngröße der Gamma-Titanaluminid-Legierung, und diese werden durch die massive Transformation von Gamma nach Alpha + Gammaphase erzeugt.
Zum Vergleich veranschaulicht 4 eine grobe Lamellen-Mikrostruktur einer Gamma-Titanaluminid-Legierung, die gemäß einem bekannten Verfahren erzeugt wurde. Bei diesem Stand der Technik wird die grobe Lamellen-Mikrostruktur erzeugt durch die Transformation von Alpha nach Alpha + Gammaphase.
Im Einzelnen wird das Gamma-Titanaluminid auf eine Temperatur T₁ ungefähr 20°C bis 30°C über die Alpha-Übergangstemperatur T_α erhitzt. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wird bei der Temperatur T₁ bis zu 2 Stunden lang gehalten. Dann wird die Gamma-Titanaluminid-Legierung beispielsweise durch Luftabkühlung oder Ölabkühlung mit einer Geschwindigkeit abgeschreckt, die ausreicht, um eine massiv transformierte Gamma-Mikrostruktur zu induzieren. Die Gamma-Titanlegierung wird auf eine Temperatur T₂ von etwa 30°C bis 60°C unter der Alpha-Übergangstemperatur T_α erhitzt. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wird auf der Temperatur T₂ bis zu 4 Stunden lang gehalten, um feine Alpha-Plättchen mit unterschiedlichen Orientierungen in der massiv transformierten Mikrostruktur infolge der massiven Transformation von Gamma nach Alpha + Gammaphase auszufällen. Dies führt zu einer sehr feinen Duplex-Mikrostruktur. Die unterschiedlich orientierten Alpha-Plättchen, die in der massiven Gammaphasen-Matrix ausgefällt sind, vermindern wirksam die Korngröße des Gamma-Titanaluminids. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wird dann beispielsweise durch Luftabkühlung oder Ofenabkühlung auf Umgebungstemperatur abgekühlt.
Das Aufrechterhalten bei der Temperatur T₁ während der Zeitdauer t₁ wirkt auch als Homogenisierungprozess für gegossene Titanaluminid-Legierungen.
Beispiel 1
Eine Gamma-Titanaluminid-Legierung, bestehend aus 48at% Aluminium, 2at% Chrom, 2at% Niob und als Rest Titan plus zufällige Verunreinigungen, wurde einer Wärmebehandlung gemäß der Erfindung unterworfen. Diese Gamma-Titanaluminid-Legierung hat eine Alpha-Übergangstemperatur T_α = 1360°C. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wurde auf eine Temperatur T₁ = 1380°C erhitzt und bei der Temperatur T₁ = 1380°C eine Stunde lang gehalten. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wurde durch Ölabkühlung abgeschreckt. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wurde auf eine Temperatur T₂ = 1320°C erhitzt und bei dieser Temperatur T₂ = 1320°C zwei Stunden lang gehalten. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wurde in Luft auf Umgebungstemperatur abgekühlt. Die Mikrostruktur der Gamma-Titanaluminid-Legierung ist in 3 dargestellt.
Beispiel 2
Eine Gamma-Titanaluminid-Legierung, bestehend aus 46at% Aluminium, 8at% Niob, bis zu 0,07 at% Kohlenstoff und als Rest Titan plus zufällige Verunreinigungen, wurde einer Wärmebehandlung gemäß der Erfindung unterworfen. Diese Gamma-Titanaluminid-Legierung hatte eine Alpha-Übergangstemperatur von T_α = 1335°C. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wurde auf eine Temperatur T₁ = 1360°C erhitzt und bei dieser Temperatur T₁ = 1360°C während einer Stunde gehalten. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wurde durch Öl abgeschreckt. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wurde auf eine Temperatur T₂ = 1300°C erhitzt und auf dieser Temperatur T₂ = 1300°C vier Stunden lang gehalten. Die Gamma-Titanaluminid-Legierung wurde in Luft auf Umgebungstemperatur abgekühlt.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar für eine Gamma-Titanaluminid-Legierung, die aus 46at% Aluminium, 5at% Niob, 0,3 at% Bor, 0,2at% Kohlenstoff und als Rest Titan plus zufällige Verunreinigungen besteht. Die vorliegende Erfindung ist anwendbar für eine Gamma-Titanaluminid-Legierung, bestehend aus 47at% Aluminium, 2at% Niob, 1 at% Wolfram, 1 at% Chrom, 1 at% Bor, 0,2at% Silizium und als Rest Titan plus zufällige Verunreinigungen. Die vorliegende Erfindung ist weiter anwendbar für eine Gamma-Titanaluminid-Legierung, bestehend aus 47at% Aluminium, 2at% Tantal, 1 at% Chrom, 1 at% Mangan, 1 at% Bor, 0,2at% Silizium und als Rest Titan plus zufällige Verunreinigungen. Schließlich ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar für eine Gamma-Titanaluminid-Legierung, bestehend aus 46at% Aluminium, 5at% Niob, 1 at% Wolfram und als Rest Titan plus zufällige Verunreinigungen.
Die vorliegende Erfindung ist anwendbar auf eine Gamma-Titanaluminid-Legierung, bestehend aus 45-46at% Aluminium, 8at% Niob, bis zu 0,07at% Kohlenstoff und als Rest Titan und zufällige Verunreinigungen und beispielsweise eine solche Legierung, die 45,5at% Aluminium, 8at% Niob und als Rest Titan und zufällige Verunreinigungen aufweist. Die vorliegende Erfindung ist auch anwendbar auf eine Gamma-Titanaluminid-Legierung, bestehend aus 45-46at% Aluminium, 2-6at% Niob, 2-6at% Hafnium und als Rest Titan und zufällige Verunreinigungen, und beispielsweise ist die Erfindung auf eine solche Legierung anwendbar, die 46at% Aluminium, 4at% Niob, 4at% Hafnium und als Rest Titan und zufällige Verunreinigungen enthält.
Die vorliegende Erfindung kann benutzt werden, um die Mikrostruktur von Titanaluminid-Legierungen zu verfeinern, ohne dass die Notwendigkeit für eine Heißbearbeitung besteht. Die vorliegende Erfindung hat gegenüber dem oben erwähnten Stand der Technik den Vorteil einer Einfachheit und Brauchbarkeit. Die Wärmebehandlung bei der Temperatur T₁ während der Zeit t₁ im Alpha-Einphasenfeld, bei der keine starre Aufenthaltszeit erforderlich ist, ergibt die Möglichkeit, das Verfahren in herkömmlichen Wärmebearbeitungseinrichtungen vorzunehmen. Die Gamma-Titanaluminid-Legierungen müssen in der Lage sein, massiv transformierte Gamma-Mikrostrukturen zu erzeugen. Die Abkühlungsrate während der Abschreckung ist nicht übermäßig, und die meisten Gamma-Titanaluminid-Legierungen mit wenigstens 46at% Aluminium und mit wenigstens 4at% hochschmelzenden Legierungselementen können in Luft oder Öl abgeschreckt werden, je nach der Größe des Gamma-Titanaluminid-Legierungs-Werkstückes. Dies vermindert beträchtlich die Gefahr einer Rissebildung des Gamma-Titanaluminid-Legierungs-Werkstückes während des Abschreckens. Der Temperaturbereich für die Wärmebehandlung bei der Temperatur T₂ während der Zeit t₂ ist relativ breit und liegt nicht dicht an der Alpha-Übergangstemperatur T_α, wodurch das technische Erfordernis von Wärmebearbeitungseinrichtungen verringert und das Wärmebehandlungsverfahren einfacher wird. Die vorliegende Erfindung ist insbesondere nützlich für Gamma-Titanaluminid-Legierungs-Gussstücke, bei denen eine Heißbearbeitung nicht möglich ist. Durch die vorliegende Erfindung wird die Mikrostruktur von Gamma-Titanaluminid-Legierungs-Gussstücken verfeinert und die Streuung in den mechanischen Eigenschaften vermindert und es wird die Verformbarkeit bei Raumtemperatur verbessert.
Im Falle von gegossenen Gamma-Titanaluminid-Legierungs-Werkstücken kann es notwendig sein, die Porosität von den gegossenen Gamma-Titanaluminid-Legierungs-Werkstücken zu entfernen. In diesem Fall kann das gegossene Gamma-Titanaluminid-Legierungs-Werkstück isostatisch heiß verpresst werden (HIP), um die Porosität zu entfernen. Das heiße isostatische Pressen geschieht vorzugsweise gleichzeitig mit der Wärmebehandlung bei der Temperatur T₂ und während einer Zeitdauer von etwa vier Stunden mit einem Druck von etwa 150 Mpa, und dies ist vorteilhaft, weil dadurch das Erfordernis eines getrennten isostatischen Heißpressschrittes wegfällt.
Die vorliegende Erfindung ist insbesondere geeignet für Kompressor-Laufschaufeln eines Gasturbinentriebwerks, die aus einem Gamma-Titanaluminid bestehen, wie dies in 5 dargestellt ist. Die Kompressor-Laufschaufel 10 weist einen Schaufelfuß 12, einen Schaft 14, eine Plattform 16 und ein stromlinienförmiges Arbeitsprofil 18 auf. Die vorliegende Erfindung ist auch geeignet für Kompressor-Leitschaufeln eines Gasturbinentriebwerks aus einer Gamma-Titanaluminid-Legierung, und sie ist auch für andere Bauteile von Gasturbinentriebwerken geeignet, die aus Gamma-Titanaluminiden bestehen. Die vorliegende Erfindung ist auch geeignet für Gamma-Titanaluminid-Bauteile für andere Triebwerke, Maschinen oder sonstige Anwendungen.

Claims

Verfahren zur Wärmebehandlung einer Titanaluminid-Legierung, wobei die Titanaluminid-Legierung ein Alpha-Einphasenfeld aufweist und in der Lage ist, eine massiv transformierte Gamma-Mikrostruktur zu erzeugen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: (a) es wird die Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur über der Alpha-Übergangstemperatur erhitzt; (b) es wird die Titanaluminid-Legierung auf einer Temperatur über der Alpha-Übergangstemperatur im Alpha-Einphasenfeld eine vorbestimmte Zeitdauer lang gehalten; (c) es wird die Titanaluminid-Legierung aus dem Alpha-Einphasenfeld abgekühlt, um eine massiv transformierte Gamma-Mikrostruktur zu erzeugen; (d) es wird die Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur unter der Alpha-Übergangstemperatur im Alpha-Phasenfeld und im Gamma-Phasenfeld erhitzt; (e) es wird die Titanaluminid-Legierung auf der Temperatur unter der Alpha-Übergangstemperatur eine vorbestimmte Zeitdauer lang gehalten, um Alpha-Plättchen in der massiv transformierten Gamma-Mikrostruktur auszufällen, so dass eine verfeinerte Mikrostruktur in der Titanaluminid-Legierung erhalten wird; (f) es wird die Titanaluminid-Legierung auf Umgebungstemperatur abgekühlt.
Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem im Schritt (b) die vorbestimmte Zeitdauer bis zu 2 Stunden beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei welchem im Schritt (e) die vorbestimmte Zeitdauer bis zu 4 Stunden beträgt.
Verfahren nach Anspruch 1, Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei welchem der Schritt (d) die Erwärmung der Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur von etwa 30°C bis 60°C unter der Alpha-Übergangstemperatur umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei welchem der Schritt (a) die Erwärmung der Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur von etwa 20°C bis 30°C über der Alpha-Übergangstemperatur umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei welchem der Schritt (f) eine Luftabkühlung oder eine Ofenabkühlung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei welchem der Schritt (c) eine Luftabkühlung oder eine Ölabkühlung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Titanaluminid-Legierung wenigstens 46at% Aluminium enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die Titanaluminid-Legierung 48at% Aluminium, 2at% Chrom, 2at% Niob und als Rest Titan und zufällige Verunreinigungen enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, bei welchem die Alpha-Übergangstemperatur etwa 1360°C aufweist, bei welchem der Schritt (a) eine Erwärmung auf eine Temperatur von 1380°C aufweist, bei welchem der Schritt (b) eine Aufrechterhaltung der Titanaluminid-Legierung auf einer Temperatur von 1380°C für eine Zeitdauer von etwa 1 Stunde umfasst, bei welchem der Schritt (c) eine Ölabkühlung der Titanaluminid-Legierung von einer Temperatur von 1380°C umfasst, um eine massiv transformierte Gamma-Mikrostruktur zu erhalten, bei welchem die Schritte (d) und (e) eine Erwärmung der Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur von etwa 1320°C während etwa 2 Stunden umfassen, um Alpha-Plättchen in der massiv transformierten Gamma-Mikrostruktur auszufällen, so dass eine verfeinerte Mikrostruktur in der Titanaluminid-Legierung erzeugt wird und bei welchem der Schritt (f) eine Luftabkühlung der Titanaluminid-Legierung auf Umgebungstemperatur umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei welchem die Titanaluminid-Legierung 46at% Aluminium, 8at% Niob, bis zu 0,07at% Kohlenstoff und als Rest Titan und zufällige Verunreinigungen enthält.
Verfahren nach Anspruch 11, bei welchem die Alpha-Übergangstemperatur bei etwa 1335°C liegt, bei welchem der Schritt (a) eine Erwärmung auf eine Temperatur von 1360°C umfasst, bei welchem der Schritt (b) eine Aufrechterhaltung der Titanaluminid-Legierung auf einer Temperatur von etwa 1360°C während etwa 1 Stunde umfasst, bei welchem der Schritt (c) eine Ölabkühlung oder eine Luftabkühlung der Titanaluminid-Legierung auf einer Temperatur von 1360°C umfasst, um eine massiv transformierte Gamma-Mikrostruktur zu erhalten, bei welchem die Schritte (d) und (e) eine Erwärmung der Titanaluminid-Legierung auf eine Temperatur von etwa 1300°C während etwa 4 Stunden umfassen, um die Alpha-Plättchen in der massiv transformierten Gamma-Mikrostruktur auszufällen, so dass eine verfeinerte Mikrostruktur in der Titanaluminid-Legierung erzeugt wird, und bei welchem der Schritt (f) eine Luftabkühlung der Titanaluminid-Legierung auf Umgebungstemperatur umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Titanaluminid-Legierung aus 45-46at% Aluminium, 8at% Niob, bis zu 0,07at% Kohlenstoff und als Rest aus Titan und zufälligen Verunreinigungen besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei welchem die Titanaluminid-Legierung aus 45-46at% Aluminium, 2-6at% Niob, 2-6at% Hafnium und als Rest aus Titan und zufälligen Verunreinigungen besteht.
Verfahren nach Anspruch 14, bei welchem die Titanaluminid-Legierung aus 46at% Aluminium, 4at% Niob, 4at% Hafnium und als Rest aus Titan und zufälligen Verunreinigungen besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, bei welchem die Titanaluminid-Legierung ein gegossenes Titanaluminid-Legierungs-Werkstück ist.
Verfahren nach Anspruch 16, bei welchem das gegossene Titanaluminid-Legierungs-Werkstück isostatisch heiß verpresst wird.
Verfahren nach Anspruch 17, bei welchem das heiße isostatische Verpressen des gegossenen Titanaluminid-Legierungs-Werkstücks gleichzeitig mit dem Schritt (e) geschieht.
Verfahren nach den Ansprüchen 17 oder 18, bei welchem das heiße isostatische Verpressen die Anwendung eines Druckes von etwa 150 Mpa während etwa 4 Stunden umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, bei welchem die Titanaluminid-Legierung eine Kompressor-Laufschaufel oder eine Kompressor-Leitschaufel ist.