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Projekt
Thermomechanische Ermüdung von Ti-Ta-X-Y Hochtemperatur-Formgedächtnislegierungen: Untersuchung des zyklischen Spannung-Dehnung-Verhaltens und der Schädigungsentwicklung
Fachliche Zuordnung
Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
Förderung
Förderung von 2012 bis 2020
Projektkennung
Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 200999873
Legierungen auf Basis des Systems Ti-Ta-X stellen vielversprechende Formgedächtnislegierungen für Anwendungen bei erhöhten Temperaturen dar. Ein Grund ist, dass hier wesentlich kostengünstigere Legierungselemente als bei den zurzeit gängigen HT-FGL verwendet werden können. Die meisten HT-FGL sind zudem spröde und lassen sich selbst bei hohen Temperaturen nur schwer umformen, was zu großen Problemen bei den Herstellungs- und Formgebungsprozessen führt. Das Ti-Ta-Legierungssystem weist hier den weiteren Vorteil auf, dass viele Ti-Ta basierte Legierungen duktiler als die meisten HT-FGL sind.Im Rahmen des Teilprojektes 4 sollen das funktionelle und strukturelle Ermüdungsverhalten von gezielt modifizierten Ti-Ta-X-Legierungen untersucht werden. Basierend auf den Ergebnissen der ersten Förderperiode sollen hierzu Al bzw. Sn zulegiert werden, um die Bildung der omega-Phase zu unterdrücken. Gleichzeitig soll der Ta-Gehalt deutlich gesenkt werden (z.B. Ti-20Ta-5Al), um ausreichend hohe Umwandlungstemperaturen zu erhalten. Das vorrangige Ziel des Teilprojekts ist hierbei die Entwicklung eines grundlegenden Verständnisses der Mechanismen, welches es letztlich erlaubt, die Einsatzgrenzen von Ti-Ta-Al und Ti-Ta-Sn-Legierungen unter Berücksichtigung der mikrostrukturellen Prozesse bei praxisrelevanten Einsatzbedingungen vorherzusagen. Die funktionellen Eigenschaften dieser Legierungen und deren Veränderung werden hierzu in thermomechanische Ermüdungsversuche untersucht. In Dauerfestigkeits- und Rissausbreitungsversuchen soll das strukturelle Ermüdungsverhalten unter relevanten Belastungen ermittelt werden. Zusätzlich soll das Verformungsverhalten dieser Legierungen mittels hochauflösender in-situ-Untersuchungsmethoden charakterisiert werden. Die Untersuchung der Verformungsmechanismen unter unterschiedlicher Belastung, insbesondere in Hinblick auf die lokal ausgebildeten Verformungen, soll eine umfassende Beschreibung der Mikrostruktur-Verformungs-Wechselbeziehungen ermöglichen. Die in-situ-Charakterisierung des Verformungsverhaltens soll unter anderem Rückschlüsse hinsichtlich der strukturellen Schädigung im Laufe der thermomechanischen Belastung, die vor allem auf die Bildung der omega-Phase und alpha-Phase zurückzuführen ist, ermöglichen. Insbesondere soll auch die im ersten Förderzeitraum erfolgreich angewandte wiederherstellende Wärmebehandlung unter Berücksichtigung möglicher Einsatzgebiete der Legierungen gezielt weiterentwickelt werden. Ziel hierbei ist die Unterdrückung der funktionellen Degradation im Laufe der thermomechanischen Belastung durch eine möglichst vollkommene Wiederherstellung der Ausgangsmikrostruktur und damit auch der Umwandlungstemperaturen und Umwandlungsdehnungen.
DFG-Verfahren
Forschungsgruppen
