Aktualisiert: 2023-05-11
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Handbuch Hochtemperatur-Werkstofftechnik
Autor: Hans Jürgen Maier
Zerstörungsfreie Prüfung mittels Hochfrequenz‐Induktionsthermografie am Beispiel der Triebwerksbeschaufelung
Die hohen Anforderungen an Leistung und Zuverlässigkeit moderner Triebwerke erfordern die Integrität hochbeanspruchter Triebwerksbauteile, wie Turbinen- und Verdichterbeschaufelungen. Aufgrund enormer thermischer, mechanischer und chemischer Belastungen treten Verschleiß und Beschädigungen der Bauteile im Betrieb auf. Während Inspektions- und Wartungsarbeiten müssen defekte Bauteile zuverlässig identifiziert, regeneriert oder durch Ersatzteile ersetzt werden. Aufgrund hoher Kosten von Neuteilen ist die Regeneration ökonomisch und ökologisch günstiger. Deshalb sind geeignete, schnelle und kosteneffiziente zerstörungsfreie Prüftechniken zunehmend gefragt, weil effektive Lokalisierung und Identifizierung von Schäden die Grundlage für einen erfolgreichen Regenerationsprozess sind.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein thermografisches Prüfsystem mit induktiver hochfrequenter Anregung bis 3,5 MHz entwickelt, das die Prüfung von Triebwerksbeschaufelungen hinsichtlich Fehlern im oberflächennahen Bereich des Grundwerkstoffs und im Schutzschichtsystem ermöglicht. Der innovative Einsatz von Spiegeloptiken bietet neue Möglichkeiten zur Prüfung der Triebwerksbauteile mit schlechter Zugänglichkeit, wie Verdichter-Blisk und beschaufelte Laufräder, und trägt zur Kostenreduktion von Instandhaltungsmaßnahmen bei.
Aktualisiert: 2023-05-05
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Zerstörungsfreie Prüfung mittels Hochfrequenz‐Induktionsthermografie am Beispiel der Triebwerksbeschaufelung
Die hohen Anforderungen an Leistung und Zuverlässigkeit moderner Triebwerke erfordern die Integrität hochbeanspruchter Triebwerksbauteile, wie Turbinen- und Verdichterbeschaufelungen. Aufgrund enormer thermischer, mechanischer und chemischer Belastungen treten Verschleiß und Beschädigungen der Bauteile im Betrieb auf. Während Inspektions- und Wartungsarbeiten müssen defekte Bauteile zuverlässig identifiziert, regeneriert oder durch Ersatzteile ersetzt werden. Aufgrund hoher Kosten von Neuteilen ist die Regeneration ökonomisch und ökologisch günstiger. Deshalb sind geeignete, schnelle und kosteneffiziente zerstörungsfreie Prüftechniken zunehmend gefragt, weil effektive Lokalisierung und Identifizierung von Schäden die Grundlage für einen erfolgreichen Regenerationsprozess sind.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein thermografisches Prüfsystem mit induktiver hochfrequenter Anregung bis 3,5 MHz entwickelt, das die Prüfung von Triebwerksbeschaufelungen hinsichtlich Fehlern im oberflächennahen Bereich des Grundwerkstoffs und im Schutzschichtsystem ermöglicht. Der innovative Einsatz von Spiegeloptiken bietet neue Möglichkeiten zur Prüfung der Triebwerksbauteile mit schlechter Zugänglichkeit, wie Verdichter-Blisk und beschaufelte Laufräder, und trägt zur Kostenreduktion von Instandhaltungsmaßnahmen bei.
Aktualisiert: 2023-05-05
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Zerstörungsfreie Prüfung mittels Hochfrequenz‐Induktionsthermografie am Beispiel der Triebwerksbeschaufelung
Die hohen Anforderungen an Leistung und Zuverlässigkeit moderner Triebwerke erfordern die Integrität hochbeanspruchter Triebwerksbauteile, wie Turbinen- und Verdichterbeschaufelungen. Aufgrund enormer thermischer, mechanischer und chemischer Belastungen treten Verschleiß und Beschädigungen der Bauteile im Betrieb auf. Während Inspektions- und Wartungsarbeiten müssen defekte Bauteile zuverlässig identifiziert, regeneriert oder durch Ersatzteile ersetzt werden. Aufgrund hoher Kosten von Neuteilen ist die Regeneration ökonomisch und ökologisch günstiger. Deshalb sind geeignete, schnelle und kosteneffiziente zerstörungsfreie Prüftechniken zunehmend gefragt, weil effektive Lokalisierung und Identifizierung von Schäden die Grundlage für einen erfolgreichen Regenerationsprozess sind.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein thermografisches Prüfsystem mit induktiver hochfrequenter Anregung bis 3,5 MHz entwickelt, das die Prüfung von Triebwerksbeschaufelungen hinsichtlich Fehlern im oberflächennahen Bereich des Grundwerkstoffs und im Schutzschichtsystem ermöglicht. Der innovative Einsatz von Spiegeloptiken bietet neue Möglichkeiten zur Prüfung der Triebwerksbauteile mit schlechter Zugänglichkeit, wie Verdichter-Blisk und beschaufelte Laufräder, und trägt zur Kostenreduktion von Instandhaltungsmaßnahmen bei.
Aktualisiert: 2023-05-05
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Zerstörungsfreie Prüfung mittels Hochfrequenz‐Induktionsthermografie am Beispiel der Triebwerksbeschaufelung
Die hohen Anforderungen an Leistung und Zuverlässigkeit moderner Triebwerke erfordern die Integrität hochbeanspruchter Triebwerksbauteile, wie Turbinen- und Verdichterbeschaufelungen. Aufgrund enormer thermischer, mechanischer und chemischer Belastungen treten Verschleiß und Beschädigungen der Bauteile im Betrieb auf. Während Inspektions- und Wartungsarbeiten müssen defekte Bauteile zuverlässig identifiziert, regeneriert oder durch Ersatzteile ersetzt werden. Aufgrund hoher Kosten von Neuteilen ist die Regeneration ökonomisch und ökologisch günstiger. Deshalb sind geeignete, schnelle und kosteneffiziente zerstörungsfreie Prüftechniken zunehmend gefragt, weil effektive Lokalisierung und Identifizierung von Schäden die Grundlage für einen erfolgreichen Regenerationsprozess sind.
Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde ein thermografisches Prüfsystem mit induktiver hochfrequenter Anregung bis 3,5 MHz entwickelt, das die Prüfung von Triebwerksbeschaufelungen hinsichtlich Fehlern im oberflächennahen Bereich des Grundwerkstoffs und im Schutzschichtsystem ermöglicht. Der innovative Einsatz von Spiegeloptiken bietet neue Möglichkeiten zur Prüfung der Triebwerksbauteile mit schlechter Zugänglichkeit, wie Verdichter-Blisk und beschaufelte Laufräder, und trägt zur Kostenreduktion von Instandhaltungsmaßnahmen bei.
Aktualisiert: 2023-04-27
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Entwicklung einer selektiv thermisch oxidierten α-Fe2O3 -Werkzeugbeschichtung als reibungsarme Verschleißschutzschicht beim schmierstofffreien Tiefziehen von Blechbauteilen
In der vorliegenden Arbeit wurde ein Schmierstoffersatz für Tiefziehprozesse in Form von selektiv thermisch oxidierten Werkzeugoberflächen entwickelt. In diesem Zusammenhang wurden verschiedene Atmosphären und Methoden zur selektiven Oxidation der Werkzeugoberflächen untersucht. Die erzeugten Oxidsysteme wurden charakterisiert und mittels hochauflösender Analytik analysiert, um ihre tribologischen Eigenschaften zu untersuchen und zu klassifizieren. Basierend auf niedrigen Reibungskoeffizienten wurde ein α-Fe2O3-Schichtsystem gewählt, das sich für anwendungsunabhängige Tiefziehprozesse als vielversprechend erwies. Nach tribologischen Verschleißuntersuchungen wurde mithilfe von FE-Analysen ein modulares Werkzeugkonzept entwickelt, das die Installation oxidierter Einsätze in definierten Abschnitten des Werkzeugs ermöglicht. Hierdurch konnte die Anwendbarkeit des entwickelten Schichtsystems validiert werden.
Aktualisiert: 2022-11-25
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Einfluss von Impulsen hoher Stromdichte auf die Verformbarkeit von Ni-Co-X- und Nb-Si-X-Superlegierungen
Zur Steigerung der Energieeffizienz bei Umformvorgängen von metallischen Werkstoffen wurde in dieser Arbeit ein physikalischer Effekt, der auch als „Elektroplastischer Effekt“ bezeichnet wird, untersucht. Mit diesem lässt sich, wenn auch im geringen Maße, das Verformungsverhalten von metallischen Werkstoffen, die sich konventionell nur schwer umformen lassen, verbessern.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Verformungsverhalten von schwer umformbaren Legierungen auf Nickel- und Niob-Basis mittels kurzer elektrischer Stromimpulse untersucht und mögliche Mechanismen, die eine gesteigerte Duktilität infolge einer Behandlung mit elektrischen Impulsen bewirken, aufgezeigt. Für die Legierungsauswahl standen industriell hergestellte Nickel-Basis-Superlegierungen (CMSX-4 und Nimonic 80A) zur Verfügung. Zusätzlich wurde die Niob-Basis-Superlegierung MASC eingesetzt, deren mechanische und mikrostrukturelle Eigenschaften mittels Wärmebehandlung und Zulegieren mit B4C beeinflusst wurden.
Aktualisiert: 2022-11-04
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Entwicklung einer selektiv thermisch oxidierten α-Fe2O3 -Werkzeugbeschichtung als reibungsarme Verschleißschutzschicht beim schmierstofffreien Tiefziehen von Blechbauteilen
In der vorliegenden Arbeit wurde ein Schmierstoffersatz für Tiefziehprozesse in Form von selektiv thermisch oxidierten Werkzeugoberflächen entwickelt. In diesem Zusammenhang wurden verschiedene Atmosphären und Methoden zur selektiven Oxidation der Werkzeugoberflächen untersucht. Die erzeugten Oxidsysteme wurden charakterisiert und mittels hochauflösender Analytik analysiert, um ihre tribologischen Eigenschaften zu untersuchen und zu klassifizieren. Basierend auf niedrigen Reibungskoeffizienten wurde ein α-Fe2O3-Schichtsystem gewählt, das sich für anwendungsunabhängige Tiefziehprozesse als vielversprechend erwies. Nach tribologischen Verschleißuntersuchungen wurde mithilfe von FE-Analysen ein modulares Werkzeugkonzept entwickelt, das die Installation oxidierter Einsätze in definierten Abschnitten des Werkzeugs ermöglicht. Hierdurch konnte die Anwendbarkeit des entwickelten Schichtsystems validiert werden.
Aktualisiert: 2023-01-16
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Einfluss von Impulsen hoher Stromdichte auf die Verformbarkeit von Ni-Co-X- und Nb-Si-X-Superlegierungen
Zur Steigerung der Energieeffizienz bei Umformvorgängen von metallischen Werkstoffen wurde in dieser Arbeit ein physikalischer Effekt, der auch als „Elektroplastischer Effekt“ bezeichnet wird, untersucht. Mit diesem lässt sich, wenn auch im geringen Maße, das Verformungsverhalten von metallischen Werkstoffen, die sich konventionell nur schwer umformen lassen, verbessern.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde das Verformungsverhalten von schwer umformbaren Legierungen auf Nickel- und Niob-Basis mittels kurzer elektrischer Stromimpulse untersucht und mögliche Mechanismen, die eine gesteigerte Duktilität infolge einer Behandlung mit elektrischen Impulsen bewirken, aufgezeigt. Für die Legierungsauswahl standen industriell hergestellte Nickel-Basis-Superlegierungen (CMSX-4 und Nimonic 80A) zur Verfügung. Zusätzlich wurde die Niob-Basis-Superlegierung MASC eingesetzt, deren mechanische und mikrostrukturelle Eigenschaften mittels Wärmebehandlung und Zulegieren mit B4C beeinflusst wurden.
Aktualisiert: 2022-10-21
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Zerstörungsfreie Bewertung des Randzonenzustands und Schädigungsgrads in Nickelbasislegierungen infolge von Hochtemperaturkorrosion
Hochtemperaturkorrosion kann die mechanische Belastbarkeit und damit die
zu erwartende Lebensdauer von aus Nickelbasislegierungen gefertigten
Bauteilen, die verbreitet im Gasturbinenbau für Flugzeuge und Kraftwerke
eingesetzt werden, stark herabsetzen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit
wurde eine elektromagnetische Prüftechnik entwickelt, welche in der Lage ist
Schädigungen durch Hochtemperaturkorrosion an Bauteilen aus Nickelbasislegierungen
zuverlässig zerstörungsfrei zu detektieren.
Zusätzlich ermöglicht die entwickelte Prüftechnik die zerstörungsfreie
Charakterisierung des Randzonenzustands und der Mikrostruktur direkt im
Bauteil, sodass anhand von Lage, Größe und Ausprägung der Schädigungen
eine Bewertung des Bauteilzustands vorgenommen werden kann. Die
Befundung mit der entwickelten zerstörungsfreien Prüftechnik ermöglicht
eine datengetriebene Entscheidung über die weitere Verwendung des
Bauteils unter Berücksichtigung sicherheitsrelevanter und ökonomischer
Gesichtspunkte. Neben der Detektion von Schädigungen in einem frühen
Stadium kann so der rein präventive Austausch funktionstüchtiger Bauteile
vermieden werden.
Aktualisiert: 2022-09-09
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Bestimmung des Wasserstoffgehalts und Untersuchung einer Methode zur Senkung des wasserstoffinduzierten Kaltrissrisikos beim nassen Schweißen unter Wasser
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit dem Wasserstoffgehalt beim nassen Unterwasserschweißen. Wasserstoffinduzierte Rissbildung stellt eine der größten Herausforderung beim nassen Schweißen unter Wasser dar. Da die diffusiblen Wasserstoffgehalte beim nassen Schweißen grundsätzlich höher als beim trockenen Schweißen sind, ist das Spektrum der nass schweißbaren Stahlsorten stark limitiert. Gerade im Offshore-Bereich stellt dies im Falle eines Schadens unterhalb der Wasserlinie eine große Herausforderung dar, da die dort eingesetzten höherfesten Stähle in nasser Umgebung nicht schweißgeeignet sind.
In dieser Arbeit werden ausgewählte Prozessparameter bezüglich ihres Einflusses auf den diffusiblen Wasserstoffgehalt untersucht. Es wird eine Möglichkeit aufgezeigt, den diffusiblen Wasserstoffgehalt beim nassen Schweißen unter Wasser aktiv zu senken. Abschließend wird gezeigt, dass die vorgestellte Methode das Risiko wasserstoffinduzierter Kaltrisse senken kann. Zu diesem Zweck wird ein neuer Kaltrisstest entwickelt und vorgestellt.
Aktualisiert: 2022-07-14
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Zerstörungsfreie Bewertung des Randzonenzustands und Schädigungsgrads in Nickelbasislegierungen infolge von Hochtemperaturkorrosion
Hochtemperaturkorrosion kann die mechanische Belastbarkeit und damit die
zu erwartende Lebensdauer von aus Nickelbasislegierungen gefertigten
Bauteilen, die verbreitet im Gasturbinenbau für Flugzeuge und Kraftwerke
eingesetzt werden, stark herabsetzen. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit
wurde eine elektromagnetische Prüftechnik entwickelt, welche in der Lage ist
Schädigungen durch Hochtemperaturkorrosion an Bauteilen aus Nickelbasislegierungen
zuverlässig zerstörungsfrei zu detektieren.
Zusätzlich ermöglicht die entwickelte Prüftechnik die zerstörungsfreie
Charakterisierung des Randzonenzustands und der Mikrostruktur direkt im
Bauteil, sodass anhand von Lage, Größe und Ausprägung der Schädigungen
eine Bewertung des Bauteilzustands vorgenommen werden kann. Die
Befundung mit der entwickelten zerstörungsfreien Prüftechnik ermöglicht
eine datengetriebene Entscheidung über die weitere Verwendung des
Bauteils unter Berücksichtigung sicherheitsrelevanter und ökonomischer
Gesichtspunkte. Neben der Detektion von Schädigungen in einem frühen
Stadium kann so der rein präventive Austausch funktionstüchtiger Bauteile
vermieden werden.
Aktualisiert: 2022-09-09
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Legierungen und Prozesse für die Additive Fertigung offenporiger und bioresorbierbarer Magnesiumimplantate zur Regeneration von Knochendefekten
Knochendefekte variieren je nach Ursprung, Knochen und Patient. Zudem stellen Operationen zur Behandlung von Knochendefekten stets ein Risiko dar. Daher sollte das Implantat synthetisch herstellbar und resorbierbar sein, um eine weitere Operation zur Entnahme von körpereigenem Knochenmaterial oder des Implantats nach deren Funktion zu vermeiden. Des Weiteren sollte das Implantat patientenindividuell herstellbar sein.
Magnesiumlegierungen sind resorbierbar und haben knochenähnlichere Eigenschaften im Vergleich zu konventionellen Implantatmaterialien. Durch die Legierungselemente können Festigkeit und Degradationsrate an den Defekt zusätzlich angepasst werden. Darüber Hinaus wird die anfängliche Degradation durch den Einsatz von Beschichtungen verzögert. Durch den Einsatz additiver Fertigungsverfahren lässt sich das Implantat patientenindividuell gestalten. Dabei kann sowohl das Volumen des Defektes abgebildet als auch die offenporige Struktur an die Belastung angepasst werden.
Aktualisiert: 2022-02-16
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Legierungen und Prozesse für die Additive Fertigung offenporiger und bioresorbierbarer Magnesiumimplantate zur Regeneration von Knochendefekten
Knochendefekte variieren je nach Ursprung, Knochen und Patient. Zudem stellen Operationen zur Behandlung von Knochendefekten stets ein Risiko dar. Daher sollte das Implantat synthetisch herstellbar und resorbierbar sein, um eine weitere Operation zur Entnahme von körpereigenem Knochenmaterial oder des Implantats nach deren Funktion zu vermeiden. Des Weiteren sollte das Implantat patientenindividuell herstellbar sein.
Magnesiumlegierungen sind resorbierbar und haben knochenähnlichere Eigenschaften im Vergleich zu konventionellen Implantatmaterialien. Durch die Legierungselemente können Festigkeit und Degradationsrate an den Defekt zusätzlich angepasst werden. Darüber Hinaus wird die anfängliche Degradation durch den Einsatz von Beschichtungen verzögert. Durch den Einsatz additiver Fertigungsverfahren lässt sich das Implantat patientenindividuell gestalten. Dabei kann sowohl das Volumen des Defektes abgebildet als auch die offenporige Struktur an die Belastung angepasst werden.
Aktualisiert: 2022-03-10
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Arbeitskreis Wasserstrahltechnologie: Aktuelles aus Wissenschaft und Anwendung
Seit 1991 existiert nun der an der Leibniz Universität Hannover (damals TH Hannover) ins Leben gerufene Arbeitskreis Wasserstrahltechnologie. Seit der Gründung finden zweimal jährlich Sitzungen zur Förderung der Wasserstrahltechnologie statt. Jeweils im Frühjahr an der Leibniz
Universität im Hannover sowie im Herbst bei einem Mitgliedsunternehmen aus dem Arbeitskreis. Der AWT kann nun also auf 60 Sitzungen und damit eine 30-jährige Historie zurückblicken.
Was den AWT ausmacht, das sind der Austausch zu aktuellen Themen der Wasserstrahltechnologie sowie der persönliche Kontakte innerhalb der Branche. Besonders hervorzuheben sind die freien Gespräche auf persönlicher Ebene zwischen direkten Konkurrenten und Marktbegleitern. Der kollegiale Umgang trägt maßgeblich dazu bei, dass die Veranstaltungen auch aus organisatorischer Sicht zweimal im Jahr eine sehr angenehme Abwechslung zum regulären Arbeitsalltag dargestellt haben und auch in Zukunft darstellen werden.
Aktualisiert: 2022-02-03
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Herstellung und Charakterisierung von pseudoelastischen FeMnAlNi-Formgedächtnislegierungen
Pseudoelastische eisenbasierte Formgedächtnislegierungen haben in den letzten Jahren sehr an Bedeutung gewonnen, insbesondere FeMnAlNi-Legierungen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden drei Legierungskonzepte der FeMnAlNi-Basis für die Herstellung mit industrierelevanten Parametern ausgewählt. Hierbei unterschieden sie sich nur in ihrem Mangangehalt: 28, 33 und 36% Mangan. Die Charakterisierung der erzeugten Legierungen stand neben der Herstellung ebenfalls im Vordergrund. Der Schwerpunkt lag auf den Wärmebehandlungsparametern und deren Einfluss auf Mikrostruktur, Pseudoelastizität und Funktionalität der Legierungen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Herstellung im Pilotmaßstab mit industrierelevanten Parametern möglich ist. Allerdings sind die betriebliche Erzeugung und das Prozessieren von hochlegierten Konzepten sehr aufwändig und nur über geeignete Anlagen möglich.
Aktualisiert: 2022-01-18
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Ermüdungsverhalten von blechmassivumgeformten Bauteilen
Mit Verfahren der Blechmassivumformung können Funktionsbauteile mit anspruchsvoller Geometrie durch eine Massivumformung von Feinblechen hergestellt werden. Diese Bauteile sind in ihrem Betrieb häufig zyklischen Belastungen ausgesetzt. Durch die Kaltumformung kommt es sowohl zur Kaltverfestigung als auch zur Bildung und zum Wachstum von duktiler Schädigung in Form von Poren im Gefüge. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Entwicklung der duktilen Schädigung und deren Einfluss auf die Ermüdungslebensdauer untersucht. Mit dem Ziel eine Lebensdauerprognose für blechmassivumgeformte Bauteile zu erstellen, wurde ein Lebensdauermodell nach einem bruchmechanischen Ansatz verwendet. Anhand von gezielt nachgebildeten Materialzuständen konnte die Entwicklung der duktilen Schädigung analysiert sowie eine Datenbasis mittels Ermüdungs- und Rissfortschrittsexperimenten erarbeitet werden. Das Ermüdungsmodell ermöglicht durch inverse Berechnung die Bestimmung einer virtuellen Anrisslänge. Es konnte gezeigt werden, dass die berechneten Anfangsrisslängen gut mit den ermittelten Defektgrößen der duktilen Schädigungen korrelieren. Mit dem in dieser Arbeit parametrisierten Ermüdungsmodell können Lebensdauerprognosen für Bauteile berechnet werden, die durch verschiedene Prozessfolgen hergestellt und unterschiedlichen Betriebslasten ausgesetzt werden. Damit ermöglicht dieses Modell eine lebensdauergerechte Prozessauslegung.
Aktualisiert: 2021-12-23
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Steuerung des Erstarrungsgefüges der Titanlegierung Ti-6Al-4V beim Wolfram-Inertgas-Schweißen
Die Legierung Ti 6Al 4V findet aufgrund ihres ausgewogenen Eigenschaftsprofils ein breites Anwendungsspektrum. Schmelzgeschweißte Verbindungen erreichen dabei nur bedingt die mechanisch-technologischen Eigenschaften des unbeeinflussten Grundwerkstoffes. Gekennzeichnet ist das Werkstoffverhalten durch ein overmatching der Festigkeitseigenschaften bei gleichzeitig verringerter Duktilität und Zähigkeit. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Ansatz verfolgt, das Erstarrungsgefüge lichtbogengeschweißter Verbindungen derart einzustellen, dass lokal grundwerkstoffähnliche Materialeigenschaften erreicht werden. Die Arbeitshypothese bestand darin, durch gezielte Impfung der Schmelze mit karbidischen Verbindungen eine heterogene Keimbildung an den Partikelgrenzflächen zu begünstigen. Untersucht wurde der Effekt der Impfsubstanzen auf das Erstarrungsgefüge und die mechanischen Eigenschaften durch abgestuften Partikel-Masseeintrag in die Schmelze. Die Impfung der Schmelze führte zu einer wirksubstanz- sowie masseeintragsabhängigen Feinung des ehemaligen β Korns. Im Vergleich zu Referenzschweißungen konnte eine Kornfeinung um den Faktor 10 erreicht werden. Eine heterogene Keimbildung an eingebrachten Impfpartikeln konnte nicht nachgewiesen werden. Vielmehr muss angenommen werden, dass eine Lösung eingebrachter Karbide und anschließende Keimbildung an in situ gebildeten Titankarbiden als Mechanismus der Kornfeinung wirksam wird.
Aktualisiert: 2022-01-10
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Herstellung und Charakterisierung von pseudoelastischen FeMnAlNi-Formgedächtnislegierungen
Pseudoelastische eisenbasierte Formgedächtnislegierungen haben in den letzten Jahren sehr an Bedeutung gewonnen, insbesondere FeMnAlNi-Legierungen. Im Rahmen dieser Arbeit wurden drei Legierungskonzepte der FeMnAlNi-Basis für die Herstellung mit industrierelevanten Parametern ausgewählt. Hierbei unterschieden sie sich nur in ihrem Mangangehalt: 28, 33 und 36% Mangan. Die Charakterisierung der erzeugten Legierungen stand neben der Herstellung ebenfalls im Vordergrund. Der Schwerpunkt lag auf den Wärmebehandlungsparametern und deren Einfluss auf Mikrostruktur, Pseudoelastizität und Funktionalität der Legierungen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Herstellung im Pilotmaßstab mit industrierelevanten Parametern möglich ist. Allerdings sind die betriebliche Erzeugung und das Prozessieren von hochlegierten Konzepten sehr aufwändig und nur über geeignete Anlagen möglich.
Aktualisiert: 2022-01-18
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Steuerung des Erstarrungsgefüges der Titanlegierung Ti-6Al-4V beim Wolfram-Inertgas-Schweißen
Die Legierung Ti 6Al 4V findet aufgrund ihres ausgewogenen Eigenschaftsprofils ein breites Anwendungsspektrum. Schmelzgeschweißte Verbindungen erreichen dabei nur bedingt die mechanisch-technologischen Eigenschaften des unbeeinflussten Grundwerkstoffes. Gekennzeichnet ist das Werkstoffverhalten durch ein overmatching der Festigkeitseigenschaften bei gleichzeitig verringerter Duktilität und Zähigkeit. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Ansatz verfolgt, das Erstarrungsgefüge lichtbogengeschweißter Verbindungen derart einzustellen, dass lokal grundwerkstoffähnliche Materialeigenschaften erreicht werden. Die Arbeitshypothese bestand darin, durch gezielte Impfung der Schmelze mit karbidischen Verbindungen eine heterogene Keimbildung an den Partikelgrenzflächen zu begünstigen. Untersucht wurde der Effekt der Impfsubstanzen auf das Erstarrungsgefüge und die mechanischen Eigenschaften durch abgestuften Partikel-Masseeintrag in die Schmelze. Die Impfung der Schmelze führte zu einer wirksubstanz- sowie masseeintragsabhängigen Feinung des ehemaligen β Korns. Im Vergleich zu Referenzschweißungen konnte eine Kornfeinung um den Faktor 10 erreicht werden. Eine heterogene Keimbildung an eingebrachten Impfpartikeln konnte nicht nachgewiesen werden. Vielmehr muss angenommen werden, dass eine Lösung eingebrachter Karbide und anschließende Keimbildung an in situ gebildeten Titankarbiden als Mechanismus der Kornfeinung wirksam wird.
Aktualisiert: 2023-04-27
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