Untersuchungen zum Mechanismus des Fluor-Mikrolegierungseffektes bei der Oxidation von TiAl

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Michael Schütze
• Subject Area: Materials in Sintering Processes and Generative Manufacturing Processes
• Term: from 2004 to 2006
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5431668

Beim Einsatz in hochbelasteten Bauteilen von stationären Gasturbinen und Flugzeugtriebwerken stellen die leichten Titanaluminide eine Alternative zu den bisher verwendeten schwereren Ni-Basislegierungen dar. Im Gegensatz zu den mechanischen Eigenschaften ist die Oxidationsbeständigkeit bei Temperaturen 750°C jedoch noch unbefriedigend. Einen innovativen Weg zu ihrer Verbesserung bietet die Nutzung des Halogeneffektes. Dabei werden Halogene z. B. durch Ionenimplantation in den oberflächennahen Bereich der Werkstoffrandzone eingebracht. Unter bestimmten Bedingungen führt dies zur Bildung einer dünnen schützenden Aluminiumoxidschicht mit langsamer Wachstumskinetik. Im Verlauf des vorangegangenen DFG-Projektes SCHU 729/12 wurden die Bedingungen für das Auftreten des "Fluoreffektes" erarbeitet. Erstmals wurden qualitativ und quantitativ Halogenprofile vor und nach der Oxidation zerstörungsfrei mit Verfahren der Ionenstrahlanalytik bestimmt und das beim Antragsteller entwickelte Mechanismusmodell des Halogeneffektes experimentell bestätigt und erweitert. Erste Untersuchungen der zeitlichen Abhängigkeit des Fluortiefenprofils zeigten nach einem hohen Fluorverlust während der Aufheizphase im weiteren Verlauf der Oxidation eine langsame Abnahme des relevanten F-Gehaltes. Im beantragten Fortsetzungsvorhaben sollen nun die Kinetik und der Mechanismus der Halogenabreicherung sowie eine spätere gezielte Wiederanreicherung untersucht werden - auch mit Blick auf eine zukünftige technische Anwendung.

• DFG Programme: Research Grants