Titanlegierungen für hohe Einsatztemperturen

Ausschlaggebend für den Einsatz von Titan bei hohen Temperaturen, ist vorwiegend die hohe spezifische Festigkeit, bezogen auf die Dichte. Die maximale Einsatztemperatur wird vorwiegend durch die Kriech- sowie Oxidationsbeständigkeit festgelegt. Heute gebräuchliche Titanlegierungen sind spezifiziert für Temperaturen bis ca. 600°C. Dies gilt hier vorwiegend für Komponenten von Flugtriebwerken, bei denen die Bauteile bis mehrere tausend Betriebsstunden im Einsatz sind. In Hochleistungsautomobilmotoren werden Titanlegierungen für Auslassventile Temperaturen von bis zu 820°C ausgesetzt, jedoch mit deutlich kürzerer Betriebsdauer. In jüngster Zeit werden Hochtemperatur-Titanlegierungen mit Dispersoiden versetzt, wie Selten-Erden-Elementen. Diese verbessern die Kriechbeständigkeit und Dauerfestigkeit. Jedoch können Dispersoide je nach Typ und Größe auch der Ausgangspunkt von Rissen sein, wenn sie einer langen Einsatzdauer -

wie Sie beispielesweise in Flugtriebwerken gefordert ist - ausgesetzt sind. Die Legierungen werden zur Zeit überarbeitet, um die Eigenschaften zu optimieren. 

Eine wesentlich verbesserte Kriech- und Oxidationsbeständigkeit bieten sogenannte intermetallische Titanlegierungen. Hier sind vorwiegend folgende Typen hervorzuheben: TiAl, Ti2AlNb, Ti3Al sowie Al3Ti. Die umfangreichsten Untersuchungen wurden an dem System TiAl durchgeführt. Die intermetallische Phase TiAl zeichnet sich durch eine ganze Reihe von exzellenten Eigenschaften, wie hohe Kriech- und Oxidationsbeständigkeit, hohe Dauerfestigkeit, hoher E-Modul sowie eine niedrige Dichte, aus. Der größte Nachteil ist jedoch die relativ niedrige Duktilität. Diese stellt den Hauptnachteil dar und verhindert bis jetzt den technischen Durchbruch. Es wurden jedoch erhebliche Anstrengungen unternommen, die Duktilität zu erhöhen; bis jetzt mit einigem Erfolg.

Die intermetallische Phase Ti2AlNb sowie die ähnliche Phase Ti3Al weisen im Vergleich zu TiAl eine höhere Dichte auf, jedoch eine wesentlich bessere Duktilität, und eine erheblich höhere Festigkeit. Dies macht diese beiden Phasen als Ersatz für Nickel Basierte Werkstoffe die eine erheblich höhere Dichte aufweisen interessant. Diese Werkstoffe können auch bei deutlich höheren Temperaturen als konventionelle Titanlegierungen eingesetzt werden und somit das Anwendungsgebiet erweitern.

 

Die Vor- und Nachteile der einzelnen Typen werden in den jeweiligen Datenblättern erwähnt. AMT ist gerne behilflich bei der Auswahl für den jeweiligen Einsatzzweck.

 

Ti-SF61

 

Diese Titanlegierung ist geeignet für Dauereinsatztemperaturen bis 630°C. Sie weist die beste Kriechbeständigkeit aller kommerziell erhältlichen konventionellen Titanlegierungen auf. Diese Eigenschaft macht Ti-SF61 besonders attraktiv für Kompressorschaufeln und Kompressorscheiben, von Flugzeugturbinen. Die Dauerfestigkeit ist bis zu 820°C sehr hoch. Bei dieser für Auslassventile von Hochleistungsmotoren wichtigen Eigenschaft Übertrifft Sie andere konventionelle Titanlegierungen deutlich.

Titan Ti-SF61
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Ti-SF60

 

Diese Titanlegierung ist geeignet für Dauereinsatztemperaturen bis 600°C. Durch zulegieren von Metallen der Seltenen-Erden weist Sie eine sehr gute Kriechbeständigkeit auf. Die Warmfestigkeit ist vergleichbar mit der der besten auf den Markt erhältlichen Titanlegierungen. TiSF60 ist ausgiebig getestet und spezifiziert besonders für  Kompressorscheiben für Flugtriebwerke. TiSF60 ist ebenfalls erste Wahl für Ein- und Auslassventile von Hochleistungsmotoren großer Stückzahl.

AMT liefert auch geschmiedete Scheiben für Verdichter an die sich zur Herstellung sogenannter BLISKS eignen.

Titan Ti-SF60
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