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Ausnutzung von Metastabilität und Gitterdefekten bei der Mikrostrukturanpassung von SLM Ti-6Al-4V

Kasperovich, Galina and Gussone, Joachim and Barriobero Vila, Pere and Kuernsteiner, Philipp and Jaegle, Eric and Raabe, Dierk and Schell, Norbert and Requena, Guillermo and Haubrich, Jan (2019) Ausnutzung von Metastabilität und Gitterdefekten bei der Mikrostrukturanpassung von SLM Ti-6Al-4V. Werkstoffwoche Kongress & Fachmesse Dresden 2019, 18.-20. Sept. 2019, Dresden, Germany.

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Abstract

Additive Fertigung (Additive Manufacturing - AM) ist eine Technologie mit enormem Potenzial, jedoch auch hoher Komplexität. Im Gegensatz zu "herkömmlichen" Fertigungsansätzen ist AM sehr interdisziplinär und erfordert eine zusammenhängende Betrachtung der AM-Prozesse, des AM-konformen Designs und Engineerings, von Baustrategien, Nachbehandlungen und Oberflächennachbearbeitungen, da Materialeigenschaften und Bauteilherstellung eng miteinander verknüpft sind. Besonders das Selektive Laserschmelzen (Selective Laser Melting - SLM) als lagenweises, laser-basiertes AM Verfahren eignet sich für komplexe, metallische Struktur- und Funktionsbauteile. Eine große Herausforderung bei der SLM Herstellung hochbelasteter Komponenten (z.B. "class-one"-Bauteile in der Luft- und Raumfahrt) ist das Erzielen einer hohen Materialqualität, was ein genaues Verständnis des SLM-Prozessfensters und Nachbehandlungsstrategien erfordert. Für die Entwicklung einer Fertigungskette für einen aus herzustellenden Turbopumpen-Impeller eines Raketenantriebs wurde daher vor allem die Optimierung der SLM-Volumenparameter und daraufhin angepasster Wärmenachbehandlungen durchgeführt. Verschiedene SLM-Volumenparameter und Wärmebehandlungsstrategien für Ti-6Al-4V, einschließlich einer intrinsischen Wärmebehandlung und der Verwendung einer in situ Hochtemperatur-Bauraumheizung, wurden untersucht, um stabilisierte alpha/beta-Mikrostrukturen mit feinen beta-Partikeln und beta-Filmen zu erzielen. Hierzu wurden u.a. die Hochenergieröntgenbeugung und die Atomsondentomographie verwendet. Nachgeschaltete Wärmebehandlungen stabilisieren die Ti-6Al-4V-"as-built"-Mikrostrukturen durch Zersetzung des nadelförmigen Martensits, wobei es zu einer ausgeprägten Elementpartitionierung kommt. Neue beta-Phase nukleiert an den ein- und zweidimensionalen Gitterfehlern in den "as-built"-Mikrostrukturen und führt zur Zunahme der Duktilität und Abnahme der hohen Festigkeiten verglichen mit den martensitischen "as-built"-Ausgangsgefügen.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/130371/
Document Type:Conference or Workshop Item (Poster)
Title:Ausnutzung von Metastabilität und Gitterdefekten bei der Mikrostrukturanpassung von SLM Ti-6Al-4V
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthors ORCID iD
Kasperovich, GalinaGalina.Kasperovich (at) dlr.deUNSPECIFIED
Gussone, JoachimJoachim.Gussone (at) dlr.deUNSPECIFIED
Barriobero Vila, PerePere.BarrioberoVila (at) dlr.deUNSPECIFIED
Kuernsteiner, Philippkuernsteiner (at) mpie.deUNSPECIFIED
Jaegle, Erice.jaegle (at) mpie.deUNSPECIFIED
Raabe, Dierkraabe (at) mpie.deUNSPECIFIED
Schell, Norbertnorbert.schell (at) hzg.deUNSPECIFIED
Requena, GuillermoGuillermo.Requena (at) dlr.deUNSPECIFIED
Haubrich, JanJan.Haubrich (at) dlr.deUNSPECIFIED
Date:2019
Refereed publication:Yes
Open Access:No
Gold Open Access:No
In SCOPUS:No
In ISI Web of Science:No
Status:Published
Keywords:Additive Fertigung, Selektives Laserschmelzen, Ti-6Al-4V
Event Title:Werkstoffwoche Kongress & Fachmesse Dresden 2019
Event Location:Dresden, Germany
Event Type:international Conference
Event Dates:18.-20. Sept. 2019
Organizer:DGM
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Aeronautics
HGF - Program Themes:fixed-wing aircraft
DLR - Research area:Aeronautics
DLR - Program:L AR - Aircraft Research
DLR - Research theme (Project):L - Structures and Materials, L - Fan and Compressor Technologies
Location: Köln-Porz
Institutes and Institutions:Institute of Materials Research > Metallic Structures and Hybrid Material Systems
Deposited By: Kasperovich, Dr.-Ing. Galina
Deposited On:11 Nov 2019 18:13
Last Modified:06 Jan 2020 13:21

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