Intermetallische Titanlegierungen

Intermetallische Titanlegierungen basieren auf einer so genannten intermetallischen Phase. Für technische Anwendungen interessant sind die Phasen TiAl, Ti3Al, Al3Ti, sowie Ti2AlNb. Intermetallische Legierungen liegen in Ihrem Eigenschaftsprofil zwischen Metallen und Keramik. Sie weisen im Allgemeinen gute Hochtemperatureigenschaften auf, bei niedrigerer Duktilität im Vergleich zu den Metallen. Technisch interessante intermetallische Titanlegierungen basieren vorwiegend auf den drei Phasen TiAl, Ti3Al sowie Ti2AlNb.

AMT bietet je nach Anwendung folgende intermetallische Titanlegierungen an:

 

Basis TiAl

 

Die intermetallische Phase TiAl weist einige exzellente Eigenschaften auf: hohe Steifigkeit, Dauerfestigkeit und niedrige Dichte. TiAl ist konventionellen Titanlegierungen speziell bei hohen Temperaturen hinsichtlich Kriech- und Oxidationsbeständigkeit überlegen. Von Nachteil ist die relativ geringe Duktilität, die bei der Bauteilauslegung berücksichtigt werden muss. AMT kann hier verschiedene Lieferformen und Legierungen anbieten. TiAl kann im Feingußverfahren vergossen werden. Dies ist von Interesse für Triebwerkskomponenten, sowie für Turboladerrotoren. Für die Anwendung bei hohen Temperaturen, bei denen es auf niedrige Dichte bzw. geringes Gewicht ankommt, ist TiAl eine gute Alternative zu Nickelbasis- sowie Titanlegierungen. AMT kann ein weites Spektrum anbieten, wie Schmiedeteile, Gusskomponenten sowie Bleche. Die Festigkeiten bewegen sich im Bereich von ca. 500-800 MPa für Rundstangen und Platten sowie 800-1100 MPa für Bleche mit 1.5 mm Wandstärke.

Bitte beachten Sie, dass sich die Eigenschaften sehr stark am Gefüge orientieren. Sprechen Sie mit uns über Ihre Anwendung, um somit die optimale TiAl-Legierung aussuchen zu können.

 

Basis Ti3Al

 

Legierungen auf der Basis Ti3Al weisen sehr gute Hochtemperatureigenschaften auf. Hohe Festigkeit und Dauerfestigkeit, verbunden mit sehr guter Oxidationsbeständigkeit, sind die Merkmale dieser intermetallischen Titanlegierungsklasse. Die Dichte liegt mit ca. 4,9g/cm³ niedriger als bei der Intermetallischen Phase Ti2AlNb. Dafür liegt die Einsatztemperatur ca. 50°C niedriger als bei Ti2AlNb. Ti3Al Legierungen weisen eine gute Duktilität von bis zu 20% auf. Die Festigkeiten sind etwas niedriger als bei Ti2AlNb, jedoch spezifisch gesehen auf gleichem Niveau - oder besser.

Ti3Al Legierung TD-300 Blechmaterial, Wandstärke 1.5 mm.

TD-300 (Ti-24Al-15.3Nb-1.2Mo)

 

Die Legierung TD-300 weist eine sehr hohe Festigkeit und gute Duktilität auf. Die Legierung ist in den meisten Lieferformen erhältlich. Auch Bleche mit nur 0.5 mm Dicke sind lieferbar. TD-300 kann geschweißt werden mit Elektronstrahlschweißen  WIG Schweißen sind ebenfalls möglich, jedoch wird die Duktilität reduziert. TD-300 kann dauerhaft bis ca. 700°C eingesetzt werden. Kurzzeitige Anwendungen bis zu 100h ermöglichen Einsätze bei bis zu 850°C. Die Festigkeit ist auch bei den erwähnten Temperaturen sehr hoch und liegt über der von INCONEL-625. Die maximale Einsatztemperatur wird vorwiegend von der Oxidschicht bestimmt.

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

 

Titan Ti-TD300
Titanium-Ti-TD300.pdf
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Basis Ti2AlNb

 

Legierungen auf Basis von der intermetallischen Phase Ti2AlNb werden, je nach den vorliegenden Phasen, als orthorhombische Titanlegierungen bezeichnet. Ti2AlNb Titanlegierungen zeichnen sich durch ein exzellentes Eigenschaftsprofil aus, dass sich über einen weiten Bereich variieren lässt. So lässt sich Ti-22Al-25Nb in einem Bereich von 600-1600 MPa Festigkeit einstellen. Im Vergleich zu anderen intermetallischen Phasen weist Ti2AlNb eine sehr hohe Duktilität auf. Es können Werte bis über 20% Dehnung erreicht werden. Die Dichte liegt mit ca. 5,3g/cm³ zwar etwas höher als bei der intermetallischen Phase TiAl (3,8g/cm³), doch durch die wesentlich höhere Duktilität ist diese Legierungsklasse technisch interessant. Anwendungen sind in Erprobung für Flugzeugtriebwerke sowie Strukturbauteile. Für Flugtriebwerke ist die niedrigere Dichte im Vergleich zu Nickel-Basislegierungen interessant. Die sehr hohen Dauerfestigkeiten machen Ti2AlNb daher besonders für Turbinenschaufeln interessant. Auch im Automobil-Rennsport werden erste Komponenten im Bereich der Abgasanlage sowie des Auslassventils getestet. Orthorhombische Titanlegierungen auf Basis Ti2AlNb sind schweißbar. Legierungen auf Basis Ti2AlNb können Superplastisch umgeformt werden.

 

Ti2AlNb Blechmaterial, 1.0 mm Dicke.

Ti-2225 (Ti-22Al-25Nb, at.%)

 

Ti-2225 ist die am weitesten entwickelte orthorhombische Titanlegierung. Seit ca. 30 Jahren werden die Eigenschaften kontinuierlich verbessert. Ti-2225 weist exzellente Festigkeiten bis über 1300 MPa auf. Auch bei Temperaturen von 700°C sind die Werte für die Dauerfestigkeit sehr hoch. Die Oxidationsbeständigkeit ist bis zu 800°C als gut zu bezeichnen. Für technische Anwendungen liegt die maximale Einsatztemperatur bei ca. 700°C für den Dauereinsatz und bei ca. 900°C für kurzzeitige Anwendungen wie Sie beispielsweise im Rennsport vorkommen. Ti-2225 ist in vielfältigen Abmessungen erhältlich. Rund- sowie Plattenmaterial und Schmiedeteile sind verfügbar. Da Ti-2225 auch für Anwendungen im Bereich des Nachbrenners in Flugtriebwerken geeignet. Ein weiteres Anwendungsgebiet sind Titan-Verbundwerkstoffe, so genannte Metal-Matrix-Composites. Aus diesem Grund ist Ti-2225 auch in Blech- und Folienform erhältlich.

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

AMT bietet diese Legierung auch als Pulver an. Dieses kann für Komponenten verwendet werden die mittels Laser-Sintern oder im Lens® Prozess hergestellt werden.

Titan Ti-22Al-25Nb
Titanium-Ti-2225.pdf
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Ti2AlNb Blechmaterial mit 0.7 mm Dicke, 700 x 420 mm.

Ti-2224Mo (Ti-22Al-24Nb-1Mo)

 

Ti-2224Mo ist eine weiterentwickelte Variante der Basis Ti2AlNb. Im Vergleich zu Ti-22Al-25Nb weist diese Legierung eine höhere Kriechbeständigkeit auf bei gleicher Duktilität. Hohe Festigkeiten bis zu 800°C bei guter Oxidationsbeständigkeit sind die herausragenden Eigenschaften von Ti-2224Mo. Die Legierung Ti-2224Mo ist wie Ti-2225 ebenfalls in Blechform lieferbar.

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