Ionenstrahlen als Werkzeug zur Modifikation und Analyse technischer TiAl-Legierungen für den Hochtemperatureinsatz

Ein Einsatz von Werkstoffen auf der Basis von γ-TiAl für Hochtemperaturanwendungen (900 Grad Celsius) scheitert bislang maßgeblich an deren Oxidationsverhalten, denn das schnell wachsende und von TiO2 dominierte Mischoxid bietet keinerlei Schutz vor weiterem Sauerstoffangriff.
Der hier angewandte Halogeneffekt ändert dieses Verhalten durch eine gezielte Fluor-Mikrolegierung im oberflächennahen Bereich und führt bei T >; 800 Grad Celsius zur Ausbildung einer dichten und schützenden Al2O3-Schicht.

In dieser Dissertation werden die zerstörungsfreien ionenstrahlanalytischen Methoden PIGE und RBS mit klassischen werkstoffwissenschaftlichen Ansätzen verknüpft und zur Charakterisierung der Oxidschichten eingesetzt. Insbesondere die mit PIGE in hoher Auflösung ermittelten Fluor-Tiefenprofile können als Indikator für einen erfolgreichen Hochtemperaturoxidationsschutz verwendet werden.
Zur Fluorierung kommen neben der Beamline-Ionen-Implantation auch chemische Verfahren zur Anwendung, die eine Behandlung komplexer Bauteilgeometrien ermöglichen. Darüber hinaus werden viele Details daegelegt, vom Design der Vakuumkammer bis hin zur Fehlerrechnung, die für eine erfolgreiche Durchführung von Ionenstrahlanalysen an Beschleunigern nützlich sind.