Auswirkungen unterschiedlicher Prozessparameter auf Mikrostruktur und Eigenschaften additiv hergestellter TiAl6V4-Legierung für großvolumige Luftfahrtstrukturkomponenten

von Daniel Elitzer

190 Seiten, Taschenbuch

Kurzbeschreibung des Verlags

Für die Fertigung sicherheitsrelevanter Strukturteile in der Luft- und Raumfahrt wird TiAl6V4 (Ti-64) traditionell spanend aus massiven Brammen hergestellt. Dieses Verfahren ist mit einem hohen Buy-to-Fly-Verhältnis von 20–40 und erheblichem, nicht recycelbarem Materialabfall verbunden. Wire and Arc Additive Manufacturing (WAAM) stellt eine ressourcenschonende Alternative dar, da durch schichtweisen Auftrag endkonturnaher Strukturen das BTF-Verhältnis auf etwa 3 reduziert werden kann. Im Rahmen dieser Arbeit wird der Einfluss verschiedener Prozessparameter auf die Mikrostruktur und die damit verknüpften mechanischen Eigenschaften von WAAM-gefertigten Ti-64-Strukturen untersucht. Es zeigt sich, dass insbesondere die Drahtvorschubgeschwindigkeit maßgeblich Geometrie, Substratanbindung sowie Umwandlungsgefüge bestimmt. Die resultierende bimodale α/β-Mikrostruktur weist im Vergleich zur globularen Walzstruktur eine leicht erhöhte Härte auf. Prozessgase zeigten keinen signifikanten Einfluss, wohingegen die Wärmebehandlung eine deutliche Rolle spielt: Eine Spannungsarmglühung verbessert die Eigenschaften, während Lösungsglühen mit Auslagerung diese verschlechtert. Darüber hinaus wurde eine Höhen- und Richtungsabhängigkeit der Eigenschaften infolge der Wärmeakkumulation beobachtet, die durch konstante Zwischenlagentemperaturen deutlich reduziert werden konnte. Somit ist nachweisbar, dass WAAM-Bauteile hinsichtlich quasi-statischer und zyklischer Eigenschaften konventionell gefrästen Bauteilen entsprechen oder diese übertreffen können. Die Ergebnisse legen die Basis für die Entwicklung stabiler Prozessfenster sowie für zukünftige Arbeiten zu graduierten Strukturen durch gezielte Temperaturführung.

• Reihe: FAU Studien Materialwissenschaft und Werkstofftechnik
• Themen: Technologie, Ingenieurswissenschaft, Landwirtschaft, Industrieprozesse Maschinenbau und Werkstoffe Materialwissenschaft
• ISBN: 9783961478705
• Sprache: Deutsch
• Erscheinungsdatum: 28.01.2026
• Größe: 21 x 14.8 cm
• Verlag: FAU University Press