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Ultrafein-eutektische Ti-basierte Legierungen für die additive Fertigung

Gussone, Joachim und Bugelnig, Katrin und Barriobero Vila, Pere und Hecht, Ulrike und Sket, Federico und Stark, Andreas und Schell, Norbert und Da Silva, Julio Cesar und Cloetens, Peter und Gödeke, Holger und Haubrich, Jan und Requena, Guillermo (2020) Ultrafein-eutektische Ti-basierte Legierungen für die additive Fertigung. Fachtagung Werkstoffe und Additve Fertigung, 13.-15. Mai 2020, Online.

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Kurzfassung

Wir entwickeln zurzeit neuartige hochfeste Legierungen mit ultrafeinen eutektischen Mikrostrukturen für die additive Fertigung (AM), um die Leistungsfähigkeit von Verdichterrädern zu steigern. Duch die hohen Erstarrungs- und Abkühlraten bei AM, und besonders beim selektiven Laserschmelzen (SLM), können erhebliche kornfeinungsbedingte Festigkeitssteigerungen erreicht werden. Im Rahmen der Materialentwicklung wurden mehrere Ti-basierte eutektische und hypoeutektische Legierungen (Ti-32Fe, Ti-28Fe-9Sn-5Nb, Ti-26Fe-4Sn-2.5Nb and Ti-21Fe-7Sn-4Nb, Gew.-%) mit SLM verarbeitet. Dabei wurden sowohl Probekörper für metallographische und werkstoffmechanische Untersuchungen, als auch Verdichteräder als Demonstratoren hergestellt. Die Mikrostrukturen wurden insbesondere mit Synchrotron Röntgenbeugung (SXRD), Rasterelektronenmikroskopie (REM) und ptychographischer Röntgencomputertomographie (PXCT) charakterisiert. In-situ-Druckversuche wurden in einem Umformdilatometer, bei gleichzeitiger Durchstrahlung des Prüfbereiches mit hochenergetischer Röntgenstrahlung durchgeführt, um mittels SXRD die Umformechanismen bei Raumtemperatur, 300 °C, 450 °C und 600 °C zu untersuchen. Bei deutlich erhöhten Bauraumtemperaturen konnten rissfreie Proben aller untersuchter Legierungen hergestellt werden. Die Materialien wiesen, je nach Legierungszusammensetzung, Vorwärmtemperatur und Laserparameter, mehrphasige Mikrostrukturen auf, mit Bestandteilen unterschiedlicher Längenskalen, welche teilweise als Dendriten oder lamellare Strukturen vorlagen. Die Druckversuche zeigten, dass Festigkeiten über 2000 MPa erreicht werden können. Insbesondere bei erhöhten Temperaturen ist plastische Verformung mit Bruchdehungen über 10% nachweisbar. Ti-basierte ultrafeine eutektische Legierungen können somit bei stark erhöhten Vorheiztemperaturen mittels SLM verarbeitet werden. Allerdings muss sehr auf eine hochreine Schutzgasatmosphäre geachtet werden, um Sauerstoffaufnahme und Materialversprödung zu vermeiden.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/137219/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Ultrafein-eutektische Ti-basierte Legierungen für die additive Fertigung
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Gussone, JoachimJoachim.Gussone (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Bugelnig, KatrinKatrin.Bugelnig (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barriobero Vila, PerePere.BarrioberoVila (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hecht, UlrikeACCESS eV, AachenNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Sket, FedericoIMDEA Materials InstituteNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Stark, AndreasHZG, GeesthachtNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schell, NorbertHZG, GeesthachtNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Da Silva, Julio CesarESRF GrenobleNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Cloetens, PeterESRF GrenobleNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gödeke, HolgerG+L innotec GmbHNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Haubrich, JanJan.Haubrich (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0002-5748-2755NICHT SPEZIFIZIERT
Requena, GuillermoGuillermo.Requena (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:14 Mai 2020
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Additive Fertiung; Eutektische Legierungen, Verdichterräder
Veranstaltungstitel:Fachtagung Werkstoffe und Additve Fertigung
Veranstaltungsort:Online
Veranstaltungsart:nationale Konferenz
Veranstaltungsdatum:13.-15. Mai 2020
Veranstalter :DGM
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebssysteme
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L ER - Engine Research
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Verdichtertechnologien (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Metallische Strukturen und hybride Werkstoffsysteme
Hinterlegt von: Gussone, Joachim
Hinterlegt am:06 Nov 2020 10:37
Letzte Änderung:29 Mär 2023 00:46

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