In Vertiefung

Ti-6Al-4V oder Grade 5 gemäß der ASTM-Bezeichnung ist die am meisten verwendete Titanlegierung. Sie deckt circa 50% der gesamten Produktion dieses Metalls ab. Die Luft- und Raumfahrtindustrie setzt mehr als 80% davon ein, im Prothesenbereich werden circa 3% verwendet und der Rest teilt sich auf Automobilindustrie und die Herstellung von Sportausrüstungen auf. Die Version mit geringem Elementegehalt, Ti-6Al-4V ELI, findet auch bei Anwendungen mit kryogenen Temperaturen Verwendung. Das Aufklärungs-Militärflugzeug Lockheed SR-71, das besser als “Blackbird” bekannt ist, besteht zu 93% seines.

Gewichts aus drei verschiedenen Titanlegierungen, zu denen Ti-6Al-4V gehört. Es hat einige Rekorde, wie die höchste je mit einem Piloten erreichte Geschwindigkeit eines Flugzeugs von 3.530 km/h erreicht und flog in einer Höhe von maximal fast 26.000 m.

 

Aufklärungs-Militärflugzeug Lockheed SR-71, das auch als “Blackbird” bekannt st.

Der Flugzeugtriebwerk-Lüfter (Turbofan) Trent 800, der vom britischen Unternehmen Rolls-Royce plc für Einsätze im zivilen Bereich hergestellt wurde, wurde unter Verwendung von sechsundzwanzig Flügeln aus der Legierung Ti-6Al-4V geschaffen.

Schematische Darstellung des Motors Rolls-Royce Trent 800 mit Details des Lüfters.

Der Ti-6Al-4V gehört zur Klasse der Alfa-Beta-Titanlegierungen: das in der Legierung vorhandene α-stabilisierende Element ist Aluminium mit einem Prozentsatz von 6 %. Es verleiht der Legierung seine wunderbaren Eigenschaften bei hoher Temperatur. Das β-stabilisierende Element ist dagegen Vanadium mit einem Prozentsatz von 4 %. Es hat die Primärfunktion, die Phase β zu stabilisieren und macht so die Verbesserung der mechanischen Eigenschaften bei der Lösungsvorglüh-Wärmebehandlung möglich, der eine Alterung bei geringer Temperatur folgt. Auf diese Weise ist es möglich, die mechanischen Eigenschaften der Legierung um mehr als 35 % im Vergleich zu denen von Material im Glühzustand zu verbessern.

Die beste Kombination zwischen Beständigkeitseigenschaften und Dehnbarkeit erhält man, indem das Lösungsglühen bei Blechen bei circa 900 °C und bei Rundstählen und Massivteilen bei circa 950 °C ausgeführt wird. Die Behandlung erfolgt normalerweise unter Schutzatmosphäre: Es werden Edelgase wie Argon eingesetzt, um die Bildung von unerwünschten Oberflächenoxiden oder die sogenannte “alpha case” zu minimieren.

Der entscheidende Parameter für die korrekte Ausführung der Lösungsglühbehandlung besteht in der Durchlaufzeit vom Heizofen bis zum Kühlmittel, die so kurz wie möglich sein muss: Damit es zu keinem Verfall der mechanischen Eigenschaften kommt, ist es absolut notwendig, dass 6 – 10 Sekunden je nach den Abmessungen des Bauteils nicht überschritten werden.

Auch die Kühlgeschwindigkeit ist von grundlegender Wichtigkeit: Die korrekte Ausführung der Behandlung verlangt tatsächlich einen Gradienten von mehr als 800 °C/Min.

Die Lösungsglühbehandlung von TAG entspricht den Qualitätserfordernissen der größten Nutzerkonzerne, wie zum Beispiel denen aus den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Biomedizin und Rennsport.

Lösungsglühanlage für Leichtmetalle bei TAG: Die Abmessungen sind 700 x 1000 mm bei einem Höchstdurchsatz von 500 kg.

Dank der mit wärmereguliertem Wasser ausgestatteten Wannen, einem durch Inverter kontrollierten Rührsystem und einer integrierten Verwaltung des gesamten Systems erhält man eine Maximierung der Kühlgeschwindigkeit.

Insbesondere wird die gesamte Ladung in nur 4,6 Sekunden in die Kühlflüssigkeit getaucht.

Die Alterungstemperatur geht normalerweise von 425 °C bis zu 650 °C, wobei die Zeiten von 4 bis 8 Stunden variieren. Die Alterung ist ein Härtungsprozess wegen Fällung und erfolgt folglich in Abhängigkeit von Zeit und Temperatur. Das Maximum der mechanischen Eigenschaften von Zugfestigkeit und Streckgrenze erhält man zu Lasten der Dehnung bei Temperaturen von ungefähr 500 °C.

 

Recommended Posts

Start typing and press Enter to search