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Improvement of the High Temperature Oxidation Resistance of γ-TiAl by means of Si-based Coatings

Fröhlich, Maik und Ebach, Andrea und Braun, Reinhold und Leyens, Christoph (2007) Improvement of the High Temperature Oxidation Resistance of γ-TiAl by means of Si-based Coatings. In: Ti-2007 Science and Technology, Volume II, Seiten 1233-1236. The Japan Institute of Metals. 11th World Conference on Titanium, 2007-06-03 - 2007-06-07, Kyoto.

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Kurzfassung

Recent trends in aerospace as well as in automotive industry lead to the use of light weight materials especially applied in highly stressed components. Thereby γ-TiAl becomes more and more interesting because of the attractive mechanical properties under service conditions at temperatures up to 900°C. However, the oxidation resistance of γ-TiAl alloys decreases rapidly at temperatures above 750°C due to a fast formation of TiO<sub>2</sub>. Reducing the formation of non-protective titanium oxide is the primary objective to improve the resistance of titanium aluminides against oxidation. In this study the affinity of titanium to form oxides was reduced by forming thermodynamically stable titanium silicides. Two coatings, pure Si and Ti-75at.%Si, were deposited on the γ-TiAl base material by means of magnetron sputter techniques. To induce formation of silicides, the coating systems were pre-treated by air exposure for 100h at 750°C or annealed in vacuum (pressure of 10<sup>-6</sup> mbar) for 100h at 1000°C. The oxidation resistance of the coatings was tested at 900°C and 950°C using a cyclic testing procedure: 1h heating and 10 min cooling down to 60°C. After 10, 100 and 1000 cycles (or failure) the samples were investigated by means of SEM and EDX as well as XRD to analyse the microstructure evolution and phase formation in course of time. After pre-treatment at low atmospheric pressure the most thermodynamically stable TiSi phase, i.e. Ti<sub>5</sub> Si<sub>3</sub>, has been formed. It resulted in a minimum lifetime of the coating systems of 1000 cycles at 900°C and 950°C. Uncoated γ-TiAl already failed after 520 cycles at 900°C and after 40 cycles at 950°C. The samples pre-oxidised at 750°C showed TiSi<sub>2</sub>, TiSi and Ti<sub>5</sub>Si<sub>4</sub> phase formation, which are less stable than Ti<sub>5</sub>Si<sub>3</sub>. Additionally, a thick oxide scale was formed which grows much slower during cyclic testing. Despite a higher oxidation rate of the pre-oxidised samples, only one specimen failed after 440 cycles when exposed at 950°C.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/56399/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Improvement of the High Temperature Oxidation Resistance of γ-TiAl by means of Si-based Coatings
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Fröhlich, MaikNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ebach, AndreaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Braun, ReinholdNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Leyens, ChristophBradenburgische Technische Universität Cottbus, Konrad-Wachsmann-Allee, 03046 CottbusNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2007
Erschienen in:Ti-2007 Science and Technology
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Band:Volume II
Seitenbereich:Seiten 1233-1236
Herausgeber:
HerausgeberInstitution und/oder E-Mail-Adresse der HerausgeberHerausgeber-ORCID-iDORCID Put Code
Niinomi, M.NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
et al., NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Verlag:The Japan Institute of Metals
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Oxidationsschutzschichten, TiAl, Titansilizide
Veranstaltungstitel:11th World Conference on Titanium
Veranstaltungsort:Kyoto
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:3 Juni 2007
Veranstaltungsende:7 Juni 2007
Veranstalter :The Japan Institute of Metals
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Antriebe (alt)
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L ER - Antriebsforschung
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Turbinentechnologien (alt)
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Hochtemperatur-und Funktionsschutzschichten
Hinterlegt von: Fröhlich, Maik
Hinterlegt am:28 Nov 2008
Letzte Änderung:24 Apr 2024 19:20

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