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massivUMFORMUNG September 2016 01

IM FOKUS EIGENSCHAFTEN VON TITANALUMINID Intermetallische Phasen zeichnen sich aufgrund ihrer starken Atom bin dung durch hohe Festigkeiten aus, die auch bei hohen Tem pe ra turen ge ge ben sind. Speziell bei Titan alu mi nid (TiAl) wer den die se guten me chani schen Ei gen schaft en bei gering gevon er Dichte erzielt. So liegt die Warm festig keit von TiAl auf dem Niveau von Nickel legierungen, jedoch bei nur etwa der halben Dichte. Bei spiel haft halseien seien die wich tigsten Eigen schaft en einer aus gewähl ten ge schmie de ten Le gierung ge nannt: re lativ hoher Schmelz punkt von zirka 1.460 °C, ge ringe Dichte von 3,9 bis 4,2 g/cm3,cm hoher E- Modul von 170 GPa bei 600 °C, Streckgrenze von 780 MPa bei 600 °C und gute Korrosions be stän dig keit. Das Guss ge füge ist bei Raum temperatur sehr spröde, durch eine ge eignete thermo mechanische Be hand lung lassen sich je doch Duktilitäten bis zirka zwei Pro zent einstellen. Wäh rend der Um for mung oder durch ein anschließendes Glühen bil det sich durch dy na mi sche Re kristal li sa tion ein fein kör ni ges Ge fü ge aus, das so wohl gute Dauerfes tig keits ei gen schaft en als auch ei nen ho hen Wi der stand gegen Hoch tem pe ra tur kriechen aufweist. MOTIVATION ZUM EINSATZ VON TITANALUMINID Die Entwicklungsprogramme für Antriebe in der Verkehrstech nik zie len auf eine stän dige Steigerung von Leistung und Effi zienz ab. Mitt el dazu sind zum Beispiel die Er höhung des Wir kungs grads von Ver brenn ungs ma schinen durch An heben der Arbeits tem peratur und die Ver ring erung der bewegten Mas sen. Beiden For derungen wird der neue Werk stoff Titanaluminid gerecht. Damit lassen sich bei spiels wei se Lauf schaufeln im Hoch druck ver dichter und in der Nieder druck tur bine von Flug trieb wer ken substituieren (Bild  1), die auf grund der ther mischen Belas tung heute aus Nickel basis-Legierungen be stehen. Die Gewichts ein spa rung liegt bei etwa 50 Prozent. Auf grund der geringeren Fliehkraft der leichteren Schaufeln wird auch für die ent sprechenden Schei ben ein fi ligraneres Design mit gering erem Ge wicht er mög licht. Durch die Verringerung der rotierenden Mas sen wird wie derum das dynamische Ver halten des gesamten Trieb werks gün stig be ein fl usst. Mit die ser Ver besserung des Leis tungs ge wichts werden weitere Fortschritt e zur Steigerung der Effi zienz mo der ner Flug trieb werke Dipl.-Ing. Peter Janschek ist Leiter Technologieentwicklung Turbinentechnik GmbH in Remscheid AUTOR Bild 1: Triebwerk im Querschnitt Bild: Pratt & Whitney bei der Leistritz Bild 2: Fließkurven von TiAl massivUMFORMUNG | SEPTEMBER 2016 27


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