Entwicklung von Hochtemperaturschutzschichten auf γ-TiAl

Kurzfassung

Titanaluminide auf der Basis von γ-TiAl können aufgrund der etwa halb so großen Dichte und der guten mechanischen Eigenschaften im Temperaturbereich von 700 bis 900°C die Nickelsuperlegierungen in Teilbereichen als Hochtemperaturwerkstoff in der Gasturbine ablösen. Bei Einsatztemperaturen oberhalb von 750°C weist γ-TiAl allerdings eine geringe Oxidationsbeständigkeit auf. Daher ist es notwendig, das Oxidationsverhalten dieses Ma-terials zu kennen und Maßnahmen zum Schutz vor zu starker Oxidation und somit einem möglichen Materialversagen zu treffen. Zur gezielten Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit von γ-TiAl oberhalb von 750°C sind im Rahmen der Arbeit spezielle Schutzschichten entwickelt und mittels Magnetron-Sputtern auf dem Substratmaterial abgeschieden worden. Ziel war es, durch eine Unterdrü-ckung der Titanoxid-Bildung einen hohen Widerstand gegen oxidative Angriffe zu erreichen. Umgesetzt wurde dies, indem die aufgebrachten Schichten entweder die Aluminiumaktivität derart erhöhten, dass sich eine schützende Aluminiumoxid-Deckschicht bilden konnte oder die Aktivität von Titan so verringert wurde, dass die Wachstumsgeschwindigkeit von Titanoxid stark reduziert war. Als dritte Möglichkeit ist eine Kombination dieser beiden Herangehensweisen untersucht worden. Im Rahmen des Vortrages werden Beispiele der analysierten Schichtsysteme und die Wirksamkeit der Konzepte anhand der Untersuchungsergebnisse diskutiert.