The effect of solidification conditions on microstructural and mechanical properties of eutectic TiFe alloy cast under different conditions was examined. Samples exhibit different ultrafine eutectic structures (β-Ti(Fe) solid solution + TiFe). Different cooling conditions lead to the evolution of ultrafine eutectic oval-shaped colonies or elongated lamellar colonies with preferred orientation. Isotropic as well as anisotropic mechanical properties were obtained. Alloys exhibit compressive strengths between 2200 and 2700 MPa and plastic strains between 7 and 19 pct. in compression.:Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 1
2 Grundlagen 9
2.1 Titan und Titan-Legierungen. . . . . . . . . . . . . . 9
2.2 Das binäre System Ti-Fe. . . . . . . . . . . . . .11
2.3 Phasendiagramm, Gleichgewichts-/
Nichtgleichgewichtsprozesse. . . . . . . . . . . . . .11
2.3.1 Kristallstrukturen der eutektischen Phasen . . . . . . . . . . . . . . 14
2.3.2 Klassifizierung von Phasengrenzflächen. . . . . . . . . . . . . .15
2.3.3 Eigenschaften intermetallischer Phasen mit B2-
Struktur. . . . . . . . . . . . . . 17
2.4 Erstarrung von Schmelzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
2.5 Das eutektische System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5.1 Metastabile Legierungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.5.2 Keimbildung von eutektischen Systemen . . . . . . . . . . . . . . . 26
2.5.3 Klassifizierung eutektischer Gefüge. . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.5.4 eutektische Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
2.5.5 Bestimmung der Erstarrungsgeschwindigkeit nach Jackson und
Hunt. . . . . . . . . . . . . . 31
2.6 Einfluss des Gefüges auf die Verformungsmechanismen . . . . . . 32
2.7 Prozessrouten zur Herstellung nanostrukturierter/ultrafeinkörniger
(ns/ufk) Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
2.8 Duktilität und Festigkeit ns/ufk Materialien (Stand der
Forschung) . . . . 39
3 Werkstoffauswahl und Probenherstellung. . . . . . . . . . . . . . 46
3.1 Werkstoffauswahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
3.2 Probenherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
3.2.1 Herstellung der Vorlegierung im Lichtbogenofen . . . . . . . . 48
3.2.2 Herstellung der Legierungen nach der Bridgeman-Technik . . 49
3.2.3 Herstellung der Ti-Fe- bzw. Ti-Fe-Sn-Legierungen in
verschiedenen Rascherstarrungsanlagen . . . . . . . . . . . . . 50
3.2.3.1 Stabherstellung Kalttiegelanlage . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2.3.2 Stabherstellung Kipptiegelanlage . . . . . . . . . . . . . . 52
3.2.3.3 Stabherstellung Differenzdruckgussanlage . . . . . . . 53
4 Charakterisierungsmethoden. . . . . . . . . . . . . . 55
4.1 Chemische Analytik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.1.1 Nasschemische Analyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.1.2 Nichtmetallanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
4.2 Röntgendiffraktometrie (XRD) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.3 Mikroskopische Untersuchungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
4.3.1 Lichtmikroskopie (LM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.3.2 Rasterelektronenmikroskopie (REM) . . . . . . . . . . . . . . . . 59
4.3.3 Transmissionenelektronenmikroskopie (TEM) . . . .. . . . . . 61
4.4 Mechanische Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.4.1 Härte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
4.4.2 Druckversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.4.3 Zugversuch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.4.4 In situ Druck- und in situ Zugversuch . . . . . . . . . . . . . 64
4.5 Ultraschallmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
4.6 Dilatometermessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
5 Einphasige betafi-Ti(Fe)- und TiFe IP-Legierungen. . . . . . . . . . . . . 68
5.1 Die fibeta-Ti(Fe)-Legierung . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.2 Die intermetallische Phase TiFe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82
6 Gerichtet erstarrte Ti70,5Fe29,5-Legierung . . . . . . . . . . . . . .92
7 Rasch erstarrte Ti70,5Fe29,5-Legierung . . . . . . . . . . . . . . 99
7.1 Gefüge der rasch erstarrten Ti70,5Fe29,5-Legierung . . . . . . . . 99
7.2 Mechanische Charakterisierung der rasch erstarrten Ti70,5Fe29,5-
Legierung . ..120
7.2.1 Druckversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120
7.2.2 Bestimmung der elastischen Konstanten . . . . . . . . . . . . 128
7.2.3 Zugversuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132
7.2.4 In situ Druck- und in situ Zugversuche . . . . . . . . . . . . . 134
8 Rasch erstarrte Ti-Fe-Sn-Legierung . . . . . . . . . . . . . .138
8.1 Gefüge der Ti-Fe-Sn-Legierung . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
8.2 Mechanische Eigenschaften der Ti-Fe-Sn-Legierung . . . . . . . . . 143
9 Zusammenfassung und Ausblick . . . . . . . . . . . . . . 146
Abbildungsverzeichnis I
Tabellenverzeichnis VIII
Literaturverzeichnis X
Anhänge XXII
A Das Ti-Fe-Phasendiagramm nach [1] XXII
B Dilatometermessung XXIII
C Die elastischen Konstanten der Ti-Fe- und Ti-Fe-Sn-Legierung XXIV
D XRD-Messungen (Transmission) XXV
E Bestimmung des Fe-Gehaltes in Abhängigkeit von der Gitterkonstanten
a0 XXVIII
Eidesstattliche Erklärung XXIX
Danksagung
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:26101 |
| Date | 04 July 2012 |
| Creators | Schlieter, Antje |
| Contributors | Eckert, Jürgen, Leyens, Christoph, Technische Universität Dresden |
| Publisher | Leibniz Institut Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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