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Neue Werkstoffe für Verdichterschaufeln

Hausmann, Joachim and Frischbier, Jörg and Voggenreiter, Heinz (2006) Neue Werkstoffe für Verdichterschaufeln. Konstruktion (11/12-2006), IW7-IW9. Springer VDI-Verlag.

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Abstract

Rotierende Bauteile von Flugtriebwerken unterliegen hohen Anforderungen sowohl an die Werkstoffausnutzung als auch an die Zuverlässigkeit. Dies führt zu einem Spagat zwischen einer Bauteilauslegung bis an die Grenzen der Werkstofffestigkeit und der Zuverlässigkeit der verwendeten Werkstoffkennwerte. Numerische Verfahren erlauben zwar eine sehr genaue optimierte Auslegung hoch belasteter Bauteile, entsprechend verfügbare Werkstoffdaten sind jedoch die Grundvoraussetzung. Da weitere Leistungs- und Effizienzsteigerungen im Flugtriebwerksbau der Unterstützung neuer Werkstoffe bedürfen, sind diese zunächst exakt zu charakterisieren. Siliziumkarbidfaser-verstärkte Titanlegierungen sind Werkstoffe mit äußerst hohem Potential für zukünftige Flugtriebwerke. Sie weisen hohe spezifische Festigkeiten und Steifigkeiten auf, jedoch muss aufgrund der reduzierten Duktilität das Verhalten unter Impact-Belastungen und hohen Dehnraten näher untersucht werden. Hierzu wurden Zugproben mit unterschiedlichen Dehnraten geprüft und Impact-Versuche auf einseitig eingespannte Biegeproben durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Versuche werden verwendet, um Materialmodelle entwickeln und Bauteilauslegungen näher am Limit durchführen zu können. In diesem Beitrag werden die Versuchsdurchführung und -ergebnisse, die Materialmodelle und die Relevanz bei der Auslegung von Verdichterschaufeln dargestellt. Zum Einen ist die begrenzte Duktilität der faserverstärkten Titanlegierungen zu berücksichtigen und zum Anderen kann eine unter sehr hohen Dehnraten erhöhte Festigkeit für die Auslegung der Schaufeln auf Fremdkörpereinschlag als zusätzliches Potential genutzt werden. Die Arbeiten wurden in einem Kooperationsprojekt zwischen MTU und DLR durchgeführt. Bei MTU wurden die Impactversuche und die dynamische Schaufelauslegung durchgeführt, während am DLR die Proben gefertigt und die Schaufeln statisch ausgelegt wurden. Die dynamischen Zugversuche wurden im Unterauftrag des DLR an der TU Chemnitz durchgeführt.

Document Type:Article
Title:Neue Werkstoffe für Verdichterschaufeln
Authors:
AuthorsInstitution or Email of Authors
Hausmann, JoachimUNSPECIFIED
Frischbier, JörgMTU, München
Voggenreiter, HeinzUNSPECIFIED
Date:1 November 2006
Journal or Publication Title:Konstruktion
Refereed publication:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Page Range:IW7-IW9
Publisher:Springer VDI-Verlag
Status:Published
Keywords:Gasturbine, MMC, Verbundwerkstoffe, Titan, FOD, Impakt
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport (old)
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:Propulsion Systems
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L ER - Engine Research
DLR - Research theme (Project):L - Fan and Compressor Technologies
Location: Köln-Porz
Institutes and Institutions:Institute of Materials Research > Light Metal Composites
Deposited By: Dr.-Ing. Joachim Hausmann
Deposited On:09 Jan 2007
Last Modified:27 Apr 2009 13:23

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