EP1851350A1 - Verfahren zum giessen einer titanlegierung - Google Patents

Verfahren zum giessen einer titanlegierung

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EP1851350A1
EP1851350A1 EP06707301A EP06707301A EP1851350A1 EP 1851350 A1 EP1851350 A1 EP 1851350A1 EP 06707301 A EP06707301 A EP 06707301A EP 06707301 A EP06707301 A EP 06707301A EP 1851350 A1 EP1851350 A1 EP 1851350A1
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titanium
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molybdenum
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Waldemar Link GmbH and Co KG
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    • C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
    • C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D21/00—Casting non-ferrous metals or metallic compounds so far as their metallurgical properties are of importance for the casting procedure; Selection of compositions therefor
    • B22D21/002—Castings of light metals
    • B22D21/005—Castings of light metals with high melting point, e.g. Be 1280 degrees C, Ti 1725 degrees C
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C14/00—Alloys based on titanium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
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    • C22F1/16—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of other metals or alloys based thereon
    • C22F1/18—High-melting or refractory metals or alloys based thereon
    • C22F1/183—High-melting or refractory metals or alloys based thereon of titanium or alloys based thereon

Definitions

  • the invention relates to a method for casting objects from a ß-titanium alloy, more specifically a titanium-molybdenum alloy.
  • Titanium alloys are becoming increasingly popular because of their many beneficial properties. In particular, because of their good chemical resistance, even at high temperature, and their low weight with excellent mechanical properties titanium alloys are used in all areas where high demands are placed on the material. Because of their excellent biocompatibility, titanium alloys are also preferably used in the medical field, in particular for implants and prostheses.
  • titanium alloys are forgings, so forging processes are mostly used. Because it has been shown that titanium alloys are difficult to pour. Usually this way will label with complicated shapes, however this way leads to restrictions in the selection of suitable alloys. In particular, it was found that only unsatisfactory results are achieved when casting ⁇ -titanium alloys (US-A-2004/0136859).
  • the invention has for its object to provide an improved casting process for ß-titanium alloys, which allows a production of complex shapes with good Materialeigen- shafts.
  • the alloy in a method for casting articles of a ⁇ -titanium alloy comprising titanium molybdenum having a molybdenum content of 7.5 to 25%, the alloy is melted at a temperature above 1770 ° C., the molten alloy is poured into a is mold-molded appropriate hot mold, hot isostatically pressed, solution-annealed and then quenched.
  • parts for engines, rotor bearings, wing boxes or other support structure parts or in the field of medicine can be endoprostheses, such as hip prostheses, or implants, such as plates and pins or dental implants.
  • endoprostheses such as hip prostheses
  • implants such as plates and pins or dental implants.
  • article for the purposes of the present application does not include ingots intended for further processing by forming processes, ie in particular ingots not produced by knock casting for further processing by forging.
  • the invention With the method according to the invention, a rational production of objects made of .beta.-titanium alloys in precision casting is achieved. achieved.
  • the invention thus makes it possible to combine the advantageous properties of ⁇ -titanium alloys, in particular its outstanding mechanical properties, with the advantages of producing objects in a fine casting process. Even objects with complex shapes, which could not be made or not made meaningful by conventional forging methods, can be made thanks to the invention of a ß-titanium alloy. In this way, the invention also opens up the field of application of the complex shaped articles to the titanium alloys known for their excellent mechanical properties and biocompatibility.
  • the proportion of molybdenum in the alloy or its molybdenum equivalent is in the range of 7.5 to 25%. This results in a sufficient stabilization of the ß-phase up to the range of room temperature, in particular with a molybdenum content of at least 10%. Preferably, the content is between 12 and 16%. This can be achieved by fast cooling after the investment casting a metastable ß-phase.
  • the addition of other alloying agents is usually unnecessary. In particular, it is not necessary that vanadium or aluminum be added. The omission of this has the already mentioned advantage that the toxicity emanating from these alloy formers can be avoided.
  • bismuth which in terms of its biocompatibility likewise does not equal titanium.
  • a cold wall crucible vacuum induction plant is used to melt the beta titanium alloy.
  • the high temperatures required for a safe melting of titanium-molybdenum alloys for investment casting can be achieved.
  • the melting point of TiMol ⁇ is 1770 0 C to this is still a surcharge of about 60 0 C appropriate to achieve a safe investment casting.
  • a temperature of 1830 0 C for TiMol5 ER has enough.
  • the hot isostatic pressing takes place at a temperature having a beta transus temperature of the titanium-molybdenum alloy and a minimum of 100 0 C is at most as high as below the beta transus temperature.
  • Hot isostatic pressing counteracts the unfavorable effects of an accumulation of molybdenum in dendrites while depleting the residual melt by dissolving interdendritic precipitates.
  • Favorable is a temperature below the ⁇ -transus temperature, up to 100 0 C below.
  • For Titanmolybdänlegie- tion with 15% molybdenum content have temperatures ranging from 710 0 C to 760 0 C, proven preferably from about 740 0 C, at an argon pressure of about 1100 to 1200 bar.
  • temperatures of at least 700 ° C. up to 880 ° C. have proven useful, preferably in the region of 800 ° ° C to 860 ° C.
  • Argon is preferably used to generate a protective gas atmosphere. This achieves an improvement in the ductility of the alloy.
  • quenching of the article by water occurs after solution heat treatment.
  • cold water is used.
  • cold is meant the temperature of unheated tap water. Quenching has been shown to exert a strong influence on the ultimate mechanical properties of the article. Alternatively, it can also be quenched in inert gas, for example by argon cooling. However, the results achieved remain behind those achieved with cold water.
  • the curing in a temperature range of about 600 ° C to about 700 ° C is done.
  • Fig. 1 is a table with mechanical properties of the finely cast titanium alloy according to the invention
  • FIG. 2 is an illustration of the microstructure in a cast condition immediately after casting
  • Fig. 3 is an illustration of the microstructure after hipping; 4 shows a picture of the microstructure after solution annealing with subsequent quenching; and
  • FIG. 5 shows a representation of liquidus and solidus temperatures for a titanium-molybdenum alloy.
  • Starting material is a ß-titanium alloy with a molybdenum content of 15% (TiMoI5). This alloy can be purchased commercially in the form of small ingots.
  • an investment casting of the objects to be cast takes place.
  • For melting and casting of TiMol5 is a
  • Caster provided.
  • it is a cold wall crucible vacuum induction melting and casting equipment.
  • the melting point of TiMol ⁇ is 1770 0 C plus a surcharge of about 60 0 C for a safe investment casting. Overall, therefore, a temperature of 1830 0 C must be reached.
  • the fine casting of the melt is then carried out by means of per se known methods, for example with wax cores and ceramic forms as a lost form.
  • Such investment casting techniques are known for investment casting of TiA16V4.
  • the interdendritic zones have a molybdenum content of less than 15% in the cast structure, whereby the molybdenum content can decrease to values of about 10%.
  • a sufficient amount of ⁇ -stabilizers is missing in the interdendritic zones. This has the consequence that an increased a / ß conversion temperature is established locally, as a result of which the precipitates to be recognized in FIG. 2 are formed.
  • this layer has a thickness of about 0.03 mm.
  • the castings freed from the casting molds after the investment casting are subjected to a heat treatment according to the invention.
  • a hot isostatic pressing is provided, namely at a temperature just below the ß-transus temperature. It may be in the range 710 0 C to 760 0 C, preferably it is about 740 0 C.
  • the unwanted precipitates in the interdendritic zones go back into solution.
  • An advance storage before or after the hipping is not required.
  • fine secondary phases separate again from, preferably in the original interdendritic zones (see Fig. 3, lOOOX magnification). This results in unwanted embrittlement of the material.
  • the articles have a low ductility after being tipped.
  • the castings are annealed in a chamber furnace under a protective gas atmosphere (eg argon).
  • a protective gas atmosphere eg argon
  • a temperature range of about 700 0 C to 860 0 C is selected, with a duration of several, usually two hours. There is an opposite relationship between the temperature and the duration, at higher temperature is sufficient for a shorter time and vice versa.
  • the castings are quenched with cold water.
  • Fig. 4 1,000X magnification
  • the microstructure after solution annealing is shown.
  • the objects finely cast with the method according to the invention have ⁇ -grains with an average size of more than 0.3 mm in their crystal structure. This size is typical of the crystal structure achieved by the process of the invention.
  • the modulus of elasticity decreases with increasing temperature during solution annealing, to values of up to 60,000 N / mm 2 .
  • the toughness values improve with decreasing strength and hardness. So you reach after two hours solution annealing at 800 0 C, a modulus of elasticity of 60,000 N / mm 2 at an elongation at break of about 40% and a breaking strength Rm of about 730 N / mm 2 .

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Gegenständen aus einer ß-Titanlegierung umfassend Titan-Molybdän mit einem Molybdängehalt von 7,5 bis 25 %. Erfindungsgemäß ist vorgesehen ein Schmelzen der Legierung bei einer Temperatur von über 1770°C, Feingießen der aufgeschmolzenen Legierung in eine dem herzustellenden Gegenstand entsprechende Gussform, heißisostatisches Pressen, Lösungsglühen und anschließendes Abschrecken. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine rationelle Herstellung von Gegenständen aus ß- Titanlegierungen im Feingussverfahren erreicht. Die Erfindung schafft damit die Möglichkeit, die vorteilhaften Eigenschaften von ß-Titanlegierungen, insbesondere ihre hervorragenden mechanischen Eigenschaften, mit den Vorteilen einer Herstellung von Gegenständen im Feingussverfahren zu kombinieren. Auch Gegenstände mit komplexen Formen, die durch herkömmliche Schmiedeverfahren nicht oder nicht sinnvoll hergestellt werden konnten, können dank der Erfindung aus einer ß- Titanlegierung hergestellt werden.

Description

Verfahren zum Gießen einer Titanlegierung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Gießen von Gegenständen aus einer ß-Titanlegierung, genauer gesagt einer Ti- tan-Molybdänlegierung .
Titanlegierungen erfreuen sich wegen ihrer zahlreichen vorteilhaften Eigenschaften einer immer größeren Beliebtheit. Insbesondere wegen ihrer guten chemischen Beständigkeit, auch unter hoher Temperatur, und ihres geringen Gewichts bei hervorragenden mechanischen Eigenschaften werden Titanlegierungen in all den Bereichen verwendet, in denen hohe Anforderungen an das Material gestellt werden. Wegen ihrer hervorragenden Biokompatibilität werden Titanlegierungen auch bevorzugt im medizinischen Bereich eingesetzt, insbesondere für Implantate und Prothesen.
Es sind verschiedene Methoden zur Formgebung von Titanlegierungen bekannt. Neben spanabhebender Verarbeitung sind das vor allem Gieß- und Schmiedeverfahren. Im Grunde sind Titanlegierungen Schmiedelegierungen, daher werden meist Schmiedeverfahren verwendet. Denn es hat sich gezeigt, dass Titanlegierungen schwierig zu gießen sind. Meist wird dieser Weg bei komplizierten Formen beschriften, jedoch führt dieser Weg zu Einschränkungen bei der Auswahl geeigneter Legierungen. Insbesondere zeigte sich, dass beim Giessen von ß- Titanlegierungen nur unbefriedigende Ergebnisse erzielt werden (US-A-2004/0136859) . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gießverfahren für ß-Titanlegierungen zu schaffen, das eine Herstellung auch komplexer Formen bei guten Materialeigen- Schäften erlaubt.
Die erfindungsgemäße Lösung liegt in einem Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der ünteransprüche .
Erfindungsgemäß ist bei einem Verfahren zum Gießen von Gegenständen aus einer ß-Titanlegierung umfassend Titan- Molybdän mit einem Molybdängehalt von 7,5 bis 25 % vorgesehen, dass die Legierung bei einer Temperatur von über 1770 0C geschmolzen wird, die aufgeschmolzene Legierung in eine dem herzustellenden Gegenstand entsprechende Gussform feingegossen wird, heißisostatisch gepresst wird, lösungsgeglüht wird und anschließend abgeschreckt wird.
Unter Gegenstand wird vorliegend ein zur Endverwendung geformtes Produkt verstanden. Es kann sich beispielsweise im Gebiet der Luftfahrt um Teile für Triebwerke, Rotorlager, Flügelkästen oder andere Tragstrukturteile oder im Gebiet der Medizin um Endoprothesen, wie Hüftprothesen, oder Implantate, wie Platten und Stifte oder Dentalimplantate handeln. Der
Begriff des Gegenstands im Sinne der vorliegenden Anmeldung umfasst nicht Barren, die zur Weiterverarbeitung durch Umformverfahren gedacht sind, also insbesondere nicht durch Ko- killenguss hergestellte Ingots zur Weiterverarbeitung durch Schmieden.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine rationelle Herstellung von Gegenständen aus ß-Titanlegierungen im Feinguss- verfahren erreicht. Die Erfindung schafft damit die Möglichkeit, die vorteilhaften Eigenschaften von ß-Titanlegierungen, insbesondere seine hervorragenden mechanischen Eigenschaften, mit den Vorteilen einer Herstellung von Gegenständen im Fein- gussverfahren zu kombinieren. Auch Gegenstände mit komplexen Formen, die durch herkömmliche Schmiedeverfahren nicht oder nicht sinnvoll hergestellt werden konnten, können dank der Erfindung aus einer ß-Titanlegierung hergestellt werden. Damit erschließt die Erfindung dem für seine vorzüglichen me- chanischen Eigenschaften sowie Biokompatibilität bekannten ß- Titanlegierungen auch das Anwendungsfeld der komplex geformten Gegenstände.
Der Anteil des Molybdäns in der Legierung bzw. deren Molyb- dänäquivalent liegt im Bereich von 7,5 bis 25 %. Damit ergibt sich, insbesondere bei einem Molybdängehalt von mindestens 10 % eine ausreichende Stabilisierung der ß-Phase bis in den Bereich der Raumtemperatur. Vorzugsweise beträgt der Gehalt zwischen 12 und 16 %. Damit kann durch schnelles Abkühlen nach dem Feinguss eine metastabile ß-Phase erreicht werden. Die Zugabe weiterer Legierungsbildner ist in der Regel entbehrlich. Insbesondere ist es nicht erforderlich, dass Vanadium oder Aluminium hinzugefügt wird. Der Verzicht darauf hat den bereits angesprochenen Vorteil, dass die von diesen Le- gierungsbildnern ausgehende Toxizität vermieden werden kann. Entsprechendes gilt für Bismut, das in seiner Biokompatibilität ebenfalls nicht an Titan heranreicht.
Es hat sich gezeigt, dass mit den bisher kaum für den Fein- guss zu verwendenden ß-Titanlegierungen dank der Erfindung sogar komplexere Formen hergestellt werden können als den bisher für den Feinguss verwendeten α/ß-Titanlegierungen, wie zum Beispiel TiAl6V4. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein verbessertes Formfüllungsvermögen erreicht. So können dank der Erfindung beim Feinguss insbesondere scharfe Kanten mit höherer Qualität erzeugt werden. Auch die Neigung zur Bildung von Lunkern beim Feinguss ist dank des besseren Formfüllungsvermögens vermindert.
Zweckmäßigerweise wird zum Schmelzen der ß-Titanlegierung eine Kaltwandtiegel-Vakuuminduktionsanlage verwendet. Mit einer solchen Anlage können die hohen Temperaturen, die für ein si- cheres Schmelzen von Titan-Molybdänlegierungen zum Feingießen erforderlich sind, erreicht werden. So liegt der Schmelzpunkt von TiMolδ bei 1770 0C. Dazu ist noch ein Zuschlag von ca. 60 0C zweckmäßig, um ein sicheres Feingießen zu erreichen. Insgesamt muss so eine Temperatur von 1830 0C für TiMol5 er- reicht werden.
Vorzugsweise erfolgt das heißisostatische Pressen bei einer Temperatur, die maximal so hoch wie eine Beta- Transustemperatur der Titan-Molybdänlegierung und minimal 100 0C unter der Beta-Transustemperatur liegt.
Durch das heißisostatische Pressen wird ungünstigen Effekten augrund einer Anreicherung des Molybdäns in Dendriten unter Verarmung der Restschmelze entgegengewirkt, indem inter- dendritische Ausscheidungen in Lösung gebracht werden. Günstig ist eine Temperatur unterhalb der ß-Transustemperatur, und zwar bis zu 100 0C darunter. Für eine Titanmolybdänlegie- rung mit 15 % Molybdänanteil haben sich Temperaturen im Bereich von 710 0C bis 760 0C, vorzugsweise von etwa 740 0C, bei einem Argondruck von etwa 1100 bis 1200 bar bewährt.
Für das Lösungsglühen haben sich Temperaturen von mindestens 700 0C bis zu 880 0C bewährt, vorzugsweise im Bereich von 800 °C bis 860 °C. Zur Erzeugung einer Schutzgasatmosphäre wird vorzugsweise Argon verwendet. Damit wird eine Verbesserung der Duktilität der Legierung erreicht.
Zweckmäßigerweise erfolgt nach dem Lösungsglühen ein Abschrecken des Gegenstands durch Wasser. Vorzugsweise wird kaltes Wasser verwendet. Unter "kalt" wird hierbei die Temperatur von ungewärmtem Leitungswasser verstanden. Es hat sich gezeigt, dass das Abschrecken einen starken Einfluss auf die schließlich erreichten mechanischen Eigenschaften des Gegenstands ausübt. Es kann alternativ auch ein Abschrecken in Schutzgas erfolgen, beispielsweise durch eine Argonkühlung. Die damit erreichten Ergebnisse bleiben aber hinter den mit kaltem Wasser erreichten zurück.
Es kann zweckmäßig sein, den Gegenstand zum Abschluss noch zu härten. Hiermit kann bei Bedarf der Elastizitätsmodul etwas erhöht werden. Vorzugsweise geschieht dazu das Härten in einem Temperaturbereich von ca. 600 °C bis ca. 700 °C.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist. Es zeigen:
Fig. 1 eine Tabelle mit mechanischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen feingegossenen Titanlegierung;
Fig. 2 eine Abbildung des Mikrogefüges in einem Gusszustand unmittelbar nach dem Giessen;
Fig. 3 eine Abbildung des Mikrogefüges nach dem Hippen; Fig. 4 eine Abbildung des Mikrogefüges nach dem Lösungsglühen mit anschließender Abschreckung; und
Fig. 5 eine Darstellung von Liquidus- und Solidustempera- turen für eine Titan-Molybdänlegierung.
Nachfolgend wird ein Weg zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
Ausgangsmaterial ist eine ß-Titanlegierung mit einem Molybdänanteil von 15 % (TiMoI5) . Diese Legierung kann handelsüblich in Form von kleinen Barren (Ingots) erworben werden.
In einem ersten Schritt erfolgt ein Feinguss der zu gießenden Gegenstände. Zum Schmelzen und Gießen des TiMol5 ist eine
Gießanlage vorgesehen. Vorzugsweise handelt es sich um eine Kaltwandtiegel-Vakuuminduktions-Schmelz- und Gießanlage. Mit einer solchen Anlage können die hohen Temperaturen, die für ein sicheres Schmelzen von TiMol5 zum Feingießen erforderlich sind, erreicht werden. Der Schmelzpunkt von TiMolδ liegt bei 1770 0C zuzüglich eines Zuschlags von ca. 60 0C für ein sicheres Feingießen. Insgesamt muss also eine Temperatur von 1830 0C erreicht werden. Das Feingießen der Schmelze erfolgt anschließend mittels an sich bekannter Verfahren, beispiels- weise mit Wachskernen und Keramikformen als verlorene Form. Derartige Feingusstechniken sind zum Feingießen von TiA16V4 bekannt .
Wie man an der Abbildung (1000fache Vergrößerung) in Fig. 2 erkennen kann, bilden sich Dendriten und in interdendritischen Zonen zeigen sich erhebliche Ausscheidungen. Dies ist eine Folge der so genannten negativen Seigerung von Titan- Molybdänlegierungen. Dieser Effekt beruht auf dem speziellen Verlauf der Liquidus- und Solidustemperatur bei Titan- ■ Molybdänlegierungen, wie er in der Fig. 5 dargestellt ist. Wegen des dargestellten Verlaufs der Schmelztemperaturen der flüssigen Phase (TL) und der festen Phase (Ts) erstarren in der Schmelze zuerst die Bereiche mit hohem Molybdänanteil, wobei sich die in der Abbildung zu erkennenden Dendriten bilden. Als Folge davon verarmt die Restschmelze, d. h. ihr Molybdängehalt sinkt. Die interdendritischen Zonen haben im Gussgefüge einen Molybdängehalt von unter 15 %, wobei der Mo- lybdängehalt auf Werte von ca. 10 % absinken kann. Als Folge der Molybdänverarmung fehlt in den interdendritischen Zonen eine ausreichende Menge an ß-Stabilisatoren. Das hat zur Folge, dass sich lokal eine erhöhte a/ß-Umwandelungstemperatur einstellt, wodurch die in Fig. 2 zu erkennenden Ausscheidun- gen entstehen.
Es ist zweckmäßig, eine beim Gießen eventuell entstandene Randzone in Gestalt einer harten, spröden Schicht (sog. α- case) durch Beizen zu entfernen. Üblicherweise weist diese Schicht eine Dicke von ca. 0,03 mm auf.
Um dem ungünstigen Effekt der negativen Seigerung mit den Ausscheidungen in den interdendritischen Zonen entgegenzuwirken, werden die nach dem Feingießen von den Gießformen be- freiten Gusskörper erfindungsgemäß einer Wärmebehandlung unterzogen. Dazu ist ein heißisostatisches Pressen (HIP) vorgesehen, und zwar bei einer Temperatur knapp unterhalb der ß- Transustemperatur . Sie kann im Bereich 710 0C bis 760 0C liegen, vorzugsweise beträgt sie etwa 740 0C. Dabei gehen die unerwünschten Ausscheidungen in den interdendritischen Zonen wieder in Lösung. Eine Vorauslagerung vor oder nach dem Hippen ist nicht erforderlich. Allerdings scheiden sich bei der Abkühlung nach dem Hippen wiederum feine sekundäre Phasen aus, und zwar bevorzugt in den ursprünglichen interdendritischen Zonen (siehe Fig. 3, lOOOfache Vergrößerung) . Das hat eine unerwünschte Versprödung des Materials zur Folge.
Aus diesem Grund weisen die Gegenstände nach dem Hippen eine nur geringe Duktilität auf.
Um die störenden Ausscheidungen zu beseitigen, werden die Gusskörper in einem Kammerofen unter Schutzgasatmosphäre (z. B. Argon) geglüht. Dazu wird ein Temperaturbereich von ca. 700 0C bis 860 0C gewählt, bei einer Dauer von mehreren, meist zwei Stunden. Es besteht hierbei ein gegenläufiger Zusammenhang zwischen der Temperatur und der Dauer, bei höherer Temperatur genügt eine kürzere Zeit und umgekehrt. Nach dem Lösungsglühen werden die Gusskörper mit kaltem Wasser abgeschreckt. In Fig. 4 (lOOOfache Vergrößerung) ist das Gefüge nach dem Lösungsglühen dargestellt. Man erkennt primäre ß- Körner und innerhalb der Körner sehr feine interdendritisch angeordnete Ausscheidungen (siehe wolkenartige Ansammlung links oben in der Abbildung) . Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren feingegossenen Gegenstände weisen in ihrer Kristallstruktur ß-Körner mit einer mittleren Größe von mehr als 0,3 mm auf. Diese Größe ist typisch für die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichte Kristallstruktur.
Die nach dem Lösungsglühen erreichten mechanischen Eigenschaften sind in der Tabelle in Fig. 1 wiedergegeben.
Man erkennt, dass der Elastizitätsmodul mit steigender Tempe- ratur beim Lösungsglühen zurückgeht, und zwar auf Werte bis zu 60.000 N/mm2. Die Zähigkeitswerte verbessern sich mit abnehmender Festigkeit und Härte. So erreicht man nach zweistündigem Lösungsglühen bei 800 0C einen Elastizitätsmodul von 60.000 N/mm2 bei einer Bruchdehnung von ca. 40 % und einer Bruchfestigkeit Rm von ca. 730 N/mm2.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Gießen von Gegenständen aus einer ß- Titanlegierung umfassend Titan-Molybdän mit einem Mo- lybdängehalt von 7,5 bis 25 %,
gekennzeichnet durch
Schmelzen der Legierung bei einer Temperatur von über 1770 0C,
Feingießen der aufgeschmolzenen Legierung in eine dem herzustellenden Gegenstand entsprechende Gussform, heißisostatisches Pressen ,
Lösungsglühen und anschließendes Abschrecken.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
Verwenden einer Kaltwandtiegel-Vakuuminduktionsanlage zum Schmelzen der ß-Titanlegierung.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
gekennzeichnet durch
Durchführen des heißisostatischen Pressens bei einer Temperatur, die maximal so hoch wie eine Beta- Transustemperatur der Titan-Molybdänlegierung und minimal 100 0C unter der Beta-Transustemperatur liegt.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2,
gekennzeichnet durch
Durchführen des Lösungsglühens bei einer Temperatur von ca. 700 0C bis ca. 900 0C.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
gekennzeichnet durch
Durchführen des Lösungsglühens bei einer Temperatur von 800 0C bis 860 0C.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
ein Abschrecken mit vorzugsweise kaltem Wasser nach dem Lösungsglühen.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
gekennzeichnet durch
abschließendes Härten des Gegenstands.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
gekennzeichnet durch
Durchführen des Härtens bei einer Temperatur von 600 0C bis 700 0C.
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