Neue eutektische hochschmelzende Mo-Si-Ti Legierungen hergestellt mittels additiver Fertigung: Mikrostruktur, Textur und daraus folgende Eigenschaften

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Martin Heilmaier
• Fachliche Zuordnung: Metallurgische, thermische und thermomechanische Behandlung von Werkstoffen ; Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 424801257

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Die Herstellung größerer, komplexer Teile aus oxidations- und kriechbeständigen Mo-Si-Ti-Legierungen ist mit herkömmlichen schmelzmetallurgischen Verfahren schwierig. Daher wurde in diesem Projekt das additive Fertigungsverfahren Direct Energy Deposition (DED-LB) angewandt, um Bauteile aus einer Mo-20Si-52,8Ti (at.%)-Legierung herzustellen. Die Legierung besteht aus einer (Mo,Ti,Si)ss- und einer (Ti,Mo)5Si3-Phase. Ziel des Projektes war es, die Prozess-Struktur-Eigenschafts-Korrelation (PSP) zu untersuchen. Neben DED-LB wurde die gerichtete Erstarrung (DS) eingesetzt, um den Einfluss der wesentlich langsameren Abkühlungsraten auf die PSP mit DED-LB und der konventionellen Schmelzmetallurgie vergleichen und bewerten zu können. Es wurde festgestellt, dass die hohen Verarbeitungstemperaturen während der DED-LB zur Bildung einer hohen Anzahl von (Ti,Mo)5Si3-Ausscheidungen führt, wie es auch während des Kriechens bei 1200°C des Gussmaterials beobachtet wurde. Dies und die höhere Phasengrenzflächendichte im DED- LB-Material verringern die Festigkeit und Kriechbeständigkeit gegenüber dem Gusszustand. Die (Mo,Ti,Si)ss- und (Ti,Mo)5Si3-Phase zeigen während der Erstarrung in beiden Verfahren, DED-LB und DS, eine definierte Orientierungsbeziehung (OR), die erstmals nachgewiesen wurde. Es wurde jedoch kein Einfluss der OR auf die mechanischen Eigenschaften festgestellt. Zusätzliche Mo-Si-Ti-Legierungen mit 72 at.% Ti wurden für DS-Experimente entwickelt, und es wurde eine Erhöhung der Bruchzähigkeit nachgewiesen.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Flexible Powder Production for Additive Manufacturing of Refractory Metal-Based Alloys. Metals, 11(11), 1723.
  Hinrichs, Frauke; Kauffmann, Alexander; Schliephake, Daniel; Seils, Sascha; Obert, Susanne; Ratschbacher, Karin; Allen, Melissa; Pundt, Astrid & Heilmaier, Martin
  
• Phase Continuity, Brittle to Ductile Transition Temperature, and Creep Behavior of a Eutectic Mo–20Si–52.8Ti Alloy. Advanced Engineering Materials, 24(11).
  Tirunilai, Aditya Srinivasan; Hinrichs, Frauke; Schliephake, Daniel; Engstler, Michael; Mücklich, Frank; Obert, Susanne; Winkens, Georg; Kauffmann, Alexander & Heilmaier, Martin
  
• The Creep‐Induced Micro‐ and Nanostructural Evolution of a Eutectic Mo–Si–Ti Alloy at 1200 °C. Advanced Engineering Materials, 26(17).
  Thota, Hemanth; Schliephake, Daniel; Kauffmann, Alexander; Wu, Huichao; Pundt, Astrid; Heilmaier, Martin & Eggeler, Yolita M.
  
• Unveiling the Intricacies of a Ductile‐Phase Toughened Intermetallic: An In‐Depth Exploration of a Eutectic Mo–Si–Ti Alloy and its Mechanical Behavior. Advanced Engineering Materials, 26(17).
  Vikram, Raja Jothi; Aramanda, Shanmukha Kiran; Schliephake, Daniel; Kauffmann, Alexander; Choudhury, Abhik; Heilmaier, Martin & Suwas, Satyam