Titan (Composites)

Eigenschaften wie hohe Steifigkeit, Festigkeit und gute Verschleißbeständigkeit machen Titan-Verbundwerkstoffe interessant für technische Anwendungen. Es existieren eine Reihen von Titan-Verbundwerkstoffen auch Titan-MMC's (Titanium-Metal-Matrix-Composites) genannt. Die nachfolgenden Werkstoffe beziehen sich auf In-Situ oder pulvermetallurgisch, partikelverstärkte Titanlegierungen.

 

Für die Herstellung sind zwei Prozesse in der Anwendung:

Titan-MMC Motorkomponenten (AMT)

a. Schmelzmetallurgisch

 

Hier entsteht die Verstärkungsphase, üblicherweise TiC oder TiB, in einer In-Situ Reaktion. Durch diesen Prozess ist eine besonders homogene Verteilung der Verstärkungsphase gegeben. Diese Legierungen weisen ein exzellentes Eigenschaftsprofil auf. Die Herstellungskosten liegen deutlich unter denen von Pulver-Metallurgisch hergestellten Titan-Composites, und sind vergleichbar mit konventionellen Titan-Legierungen.

 

b. Pulvermetallurgisch

 

Pulvermetallurgisch hergestellte Titanlegierungen werden entweder durch Mischen von Partikeln und Legierungspulver, oder durch Verdüsung eines bereits legierten Ingots hergestellt. Das resultierende Pulvergemisch wird anschließend kalt-Isostatisch (CIP) und heiss-Isostatisch (HIP) gepresst. Die weitere Verarbeitung findet durch Umformprozesse, wie Pressen und Schmieden, statt. Vorteilhaft bei der Pulverroute ist, dass der Partikelanteil über einen sehr weiten Bereich eingestellt werden kann.

Titan-MMC Schmiedeteile (AMT)

Eigenschaften von Titan-Verbundwerkstoffen

 

Titan-Verbundwerkstoffe erweitern das Anwendungsspektrum - im Vergleich zu konventionellen Titanlegierungen  - enorm. Konventionelle Titanlegierungen haben einen vergleichsweise niedrigen E-Modul, und somit im Verhältnis zur Festigkeit eine geringe Steifigkeit. Wenn Komponenten aus Titan gegen andere Flächen laufen, entstehen Probleme durch die niedrige Verschleißbeständigkeit und das schlechte Reibverhalten.

Beide Probleme können mit der Verwendung von Titan-Verbundwerkstoffen (Ti-MMC’s) weitgehend gelöst werden. Nachteilig ist die geringere Dehnung im Vergleich zu konventionellen Titanlegierungen. Neuere Titan-MMC’s wiesen jedoch gute Werte für die Dehnung auf und sind somit für die gleichen Anwendungen, wie beispielsweise die Standardlegierung Ti-6Al-4V, einsetzbar.

Einige Titan-Verbundwerkstoffe, insbesondere solche mit TiB-Phase, zeichnen sich durch eine exzellente Warmfestigkeit aus. Die im Vergleich zu Standard-Titan höhere Steifigkeit bleibt auch bis zu sehr hohen Temperaturen deutlich über der von konventionellen Titan Hochtemperatur-Legierungen.

Diese außergewöhnlichen Eigenschaften machen Titan-Verbundwerkstoffe (Titan-MMC’s) für eine Reihe von anspruchsvollen Anwendungen im Automobil- und Luftfahrtbereich interessant. Bauteile, die sich bisher mit Titan nicht realisieren ließen, sind damit nun machbar.

AMT verfügt über eine Reihe von Titan-Verbundwerkstoffen, und über langjährige Erfahrung im Bereich Konstruktion und Fertigung von anspruchsvollen Komponenten. 

Ti-SB62

 

Titan Ti-SB62 ist eine schmelzmetallurgisch hergestellte Titanlegierung. Durch einen In-Situ Prozess wird bei einer Titan-Bor Basislegierung eine TiB Verstärkungsphase gebildet. Diese TiB Phase ist fein und gleichmäßig verteilt. Dadurch weist diese Legierung eine für diese Werkstoffklasse außergewöhnlich hohe Duktilität auf. Die Legierung verfügt außerdem über eine exzellente Kriechbeständigkeit und Warmfestigkeit. Im Vergleich zu anderen Titan-Verbundwerkstoffen ist die maschinelle Bearbeitbarkeit als gut zu bezeichnen. Ti-SB62 eignet sich hervorragend für Automobil- und Luftfahrtkomponenten, bei denen Ti-6Al-4V den Anforderungen nicht genügt.  

 

Titanium-Ti-SB62
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