Kurzfassung
Die vorliegende Untersuchung zur Mischkristall- und Ausscheidungshärtung zweiphasiger
Gamma-Titanaluminidlegierungen zielte auf eine Verbesserung der Kriechfestigkeit ab.
Es wurde Kohlenstoff bis zu einer Konzentration von 0.37at% systematisch zulegiert und
durch geeignete Wärmebehandlungen in verschiedene Ausscheidungszustände überführt.
Die durch die unterschiedlichen Ausscheidungszustände erreichbaren Härtungseffekte wurden
durch Verformungsexperimente in einem Temperaturbereich von 293 bis 973 K quantitativ erfaßt.
Danach lassen sich mit feindispersen Ausscheidungen der Perovskit-Phase hohe
Festigkeitssteigerungen von 300 MPa erreichen, die bis zu Verformungstemperaturen von 973 K
aufrecht erhalten werden. Nach Aussage der Aktivierungsparameter der plastischen Verformung
ist die Fließspannungszunahme überwiegend athermischen Charakters. Ergänzende
transmissionselektronenmikroskopische Untersuchungen bestätigen die athermische Überwindung
der Ausscheidungen durch die Versetzungen. Die Ausscheidungen sind somit über einen weiten
Temperaturbereich als Gleithindernisse wirksam und können daher die Kriechfestigkeit der
Legierungen bei den vorgesehenen Einsatztemperaturen von 973 K effektiv erhöhen. Neben den
Mechanismen der Ausscheidungshärtung wurden Verankerungsprozesse von Versetzungen durch die
Ausbildung von Verunreinigungsatmosphären untersucht. Diese Phänomene treten im mittleren
Temperaturbereich um 550 K auf und enstehen vermutlich durch schnell diffundierende Elemente
wie Eisen und Bor, die in allen technisch relevanten Legierungen vorhanden sind.
The present study on solution and precipitation hardening of two-phase gamma titanium aluminides was directed towards improved creep resistance. Alloys were systematically doped with carbon up to 0.37 atomic percent. Solid solutions and precipitates of carbon were formed by different thermal treatments. The hardening obtained as a result of the different precipitate conditions was measured by deformation experiments between 293 and 973 K. An increase of yield stress of up to 300 MPa was observed for finely distributed perovskite precipitates. This increase of yield stress was maintained up to 973 K and was shown to be dominantly athermal in character from activation parameter measurements. Electron microscopic investigations confirmed the athermal nature of the perovskite precipitates to dislocation motion. The precipitates thus act as barriers to dislocation glide over a wide temperature range and can therefore increase the creep resistance at the anticipated operation temperature of 973 K. In addition to studying the mechanism of precipitation hardening, the pinning of dislocations by the formation of impurity atmospheres has also been investigated. This phenomenon is effective at intermediate temperatures of around 550 K and is thought to be caused by very mobile elements such as iron and boron. These elements are present in all alloys of technical relevance.