Feuerfeste Komponenten und Schichten im System CaO-TiO2-ZrO2 mittels Gieß-, Press- und Flammspritzverfahren für die prozessstufenminimierte Herstellung von Titan und Titanlegierungen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christos G. Aneziris
• Fachliche Zuordnung: Werkstofftechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 152496120

Realisierung einer pyrometallurgischen Gewinnung von kostengünstigen Titanwerkstoffen durch modifizierte Herstellung von Titanschlacke, Flüssigphasen- Aluminothermie und pfannenmetallurgische Raffination sind neuartige Kombinationen von Feuerfestwerkstoffen und Fertigungsverfahren gefragt. Im Vordergrund dieses Forschungsvorhabens steht die Erforschung von geeigneten Formgebungsverfahren in Kombination mit speziellen formgebungsbedingten Hilfsstoffen bzw. Sinterhilfsmitteln zur Herstellung von Tiegelkomponenten und Schichten auf Basis von CaO, CaTiO3 und CaZrO3 für die Titan-Metallurgie.Dabei dienen Sinter- bzw. Schmelzkalk und Löschkalk als Ausgangsrohstoffe. CaF2 und CaCl2 werden als Sinterhilfsmittel für die Herstellung von hochreinen CaOQualitäten in Anspruch genommen. Als Formgebungsverfahren dienen Gieß-, Pressund Flammspritztechnologien.Die Gießroute wird hinsichtlich geeigneter Dispergiermedien bzw. Dispergiermittel für hygroskopische Ausgangsrohstoffe auf der Grundlage konventioneller Schlickergusstechnologie und unterstützt von rheologischen Untersuchungen optimiert und erstmalig in eine Druckschlickergusstechnologie überführt. In beiden Gießverfahren kommen sowohl feinkörnige (bis ca. 20 μm Korngröße) als auch grobkörnige (bis ca. 3 mm Korngröße) Kornfraktionen zum Einsatz. Beim Druckaufbau lassen sich Lunkererscheinungen entschärfen und große Scherben in kürzester Zeit realisieren (geringe Wechselwirkung des Dispergiermediums mit der keramischen Körnung). Schließlich kommt es beim Entzug des Dispergiermediums mittels Unterdruck zu einer zusätzlichen Verdichtung des Scherbens.Bei der Bereitstellung von CaTiO3- bzw. CaZrO3-Körnungen wird der zweistufige Prozess mit einer Vorsynthetisierung (Reaktionsbrand und Mahlprozess) favorisiert. Über die Flammspritztechnologie wird die Fertigung sowohl von Tiegelmaterialien als auch von Reparatur- bzw. Abdichtungsschichten auf CaO-, CaTiO3- und CaZrO3- Basis angestrebt. Im Falle von CaTiO3 und CaZrO3 wird die Phasenbildung direkt während des Flammspritzens generiert.Die Untersuchung der chemischen Stabilität in Vakuumprozessen und in direktem Kontakt mit Titan- bzw. Titanlegierungen erfolgt innerhalb der Forschergruppe. Im Rahmen dieses Teilprojekts unterstützen computertomographische Untersuchungen die Evaluierung der unterschiedlichen Formgebungsrouten und EBSD-Analysen im REM die Dokumentation der chemischen Wechselwirkung zwischen Feuerfestmaterial und Titan bzw. Titanlegierungen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 1372: Prozessstufenminimierte Herstellung von Titan und Titanlegierungen