Mikrostrukturelle Charakterisierung eigenschaftsdegradierender Mechanismen während der Schnellerwärmung und -abkühlung beim Lasergasnitrieren von Titanwerkstoffen

• Antragsteller: Dr. Jörg Kaspar
• Fachliche Zuordnung: Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
• Förderung: Förderung von 2003 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5409624

Das Ziel des beantragten Vorhabens ist die Aufklärung der beim Lasergasnitrieren von Titanwerkstoffen wirksamen eigenschaftsdegradierenden mikrostrukturellen Mechanismen, die insbesondere zum Abfall der Dauerschwingfestigkeit führen. Auf der Grundlage der im vorangegangenen Projekt an der Titanlegierung Ti-6Al-4V erzielten Ergebnisse bestehen aussichtsreiche Chancen zur Erzeugung rissfreier Randschichten, die eine hohe Verschleißbeständigkeit und eine hohe Dauerschwingfestigkeit aufweisen, wenn das Lasergasnitrieren bei geringem Stickstoffangebot erfolgt und deshalb in der lasergasnitrierten Randschicht keine harten und spröden TiN-Dendriten entstehen. Deshalb sollen in dem beantragten Vorhaben die feindispersen Umwandlungsgefüge, die in Abhängigkeit vom Stickstoffangebot beim Lasergaslegieren mit geringen Stickstoffgehalten im Prozessgas (von 0 % bis etwa 20 %) entstehen, im Detail unter Einsatz mehrerer sich gegenseitig ergänzender Untersuchungsmethoden (Metallographie, REM, TEM, EDX, Röntgenbeugung) charakterisiert werden. Ein weiterer Schwerpunkt liegt in der Erkundung und Bewertung der Auswirkungen verschiedener thermischer und mechanischer Nachbehandlungen auf die Struktur und Eigenschaften der lasergasnitrierten Proben, insbesondere im Hinblick auf die Anhebung der Dauerschwingfestigkeit. Zur Bestimmung der mechanischen Eigenschaften sowie zur Aufklärung der Struktur/Eigenschafts-Beziehungen werden neben Mikrohärtemessungen spezielle strukturkritische Belastungsexperimente (4-Punkt-Biegeversuch mit Schallemissionsanalyse, Biege-Schwell-Versuch, Kavitationsverschleißtests) durchgeführt. Aus den gewonnenen Ergebnissen sollen Schlussfolgerungen zu neuen Prozessstrategien für die Erzeugung rissfreier Randschichten mit hoher Verschleißbeständigkeit und hoher Dauerschwingfestigkeit erarbeitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen