Auslegung und Herstellung von Torsionsproben mit unidirektionalen Winkelverbunden aus SiC-faserverstärktem Titan

Abstract

Titanmatrix-Verbundwerkstoffe bestehend aus Siliziumkarbid-Fasern und einer hochfesten Titanlegierung als Matrix zeichnen sich durch herausragende spezifische Festigkeiten und Steifigkeiten bei Temperaturen bis zu 550°C aus. Daher werden sie insbesondere als Werkstoffe für Verdichter in Fluggasturbinen der nächsten Generation entwickelt. Faserverstärkte Wellen die das Drehmoment vom Turbinen- zum Verdichterteil des Triebwerks übertragen, stellen als Bauteil aus Titanmatrix-Verbundwerkstoffen eine besondere Herausforderung dar. In einem internationalen Projekt werden die Grundlagen für die Auslegung, Fertigung und Konstruktion hierfür erarbeitet. Die speziellen Anforderungen an eine Triebwerkswelle kombiniert mit den moderat anisotropen Eigenschaften des Verbundwerkstoffs ermöglichen neue Vorgehensweisen bei der Konstruktion und Fertigung. In dieser Präsentation werden das Konzept des unidirektionalen Winkelverbundes und ein zur Herstellung von Rohrprobekörpern entwickeltes Fertigungsverfahren vorgestellt. Weiterhin werden Simulationen zum mechanischen Verhalten gezeigt, die als Basis für eine Potenzialabschätzung dienen können.