Influence of Heat Treatments on the Microstructure of a Multi-Phase Titanium Aluminide Alloy
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E. Schwaighofer
Abstract
Intermetallic titanium aluminides are employed in aircraft engines and automobile engines because of their low density and excellent high-temperature properties. Today's TiAl-based alloys are multi-phase alloys of a complex structure which mainly consist of γ-TiAl, α2-Ti3Al and low fractions of a βo-TiAl phase. An example of such an alloy is the so-called TNM alloy which exhibit a nominal composition of Ti-43.5Al-4Nb-1Mo-0.1B (in at %). In this alloy, solidification takes place via the β-phase, with the consequence of a fine-grained and nearly segregation-free microstructure. In spite of that, the cast microstructure also contains coarser grains which can act as crack initiators at room temperature and will reduce the deformation capability during tensile tests. Within the framework of this paper, heat treatment studies were conducted on a cast and hot isostatically pressed material with the primary aim of a microstructural homogenization in order to reduce the crack-initiating microstructural components and, hence, increase its fracture elongation at room temperature. In further heat treatments, microstructures with balanced mechanical properties were adjusted.
Kurzfassung
Intermetallische Titanaluminide werden wegen ihrer geringen Dichte und sehr guten Hochtemperatureigenschaften in Flugzeugtriebwerken und Automobilmotoren eingesetzt. Heutige TiAl-Basislegierungen sind komplex aufgebaute, mehrphasige Legierungen, die hauptsächlich aus γ-TiAl, α2-Ti3Al und geringen Anteilen an βo-TiAl-Phase bestehen. Ein Beispiel dafür ist die sogenannte TNM-Legierung, die eine nominelle Zusammensetzung von Ti-43,5Al-4Nb-1Mo-0,1B (in at.%) aufweist. Bei dieser Legierung erfolgt die Erstarrung über die β-Phase, was eine feinkörnige und nahezu seigerungsfreie Mikrostruktur zur Folge hat. Das Gussgefüge enthält jedoch auch gröbere Körner, die bei Raumtemperatur risseinleitend wirken können und die Verformbarkeit im Zugversuch reduzieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurden Wärmebehandlungsstudien an einem gegossenen und heißisostatisch gepressten Material durchgeführt, deren primäres Ziel eine mikrostrukturelle Homogenisierung ist, um die rissauslösenden Gefügebestandteile zu reduzieren und damit die Bruchdehnung bei Raumtemperatur zu erhöhen. In weiteren Wärmebehandlungen wurde versucht, Gefügestrukturen mit ausgewogenen mechanischen Eigenschaften einzustellen.
References/Literatur
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© 2012, Carl Hanser Verlag, München
Artikel in diesem Heft
- Contents/Inhalt
- Contents
- Editorial
- Editorial
- Technical Contributions/Fachbeiträge
- Influence of Heat Treatments on the Microstructure of a Multi-Phase Titanium Aluminide Alloy
- A New Tint to Obtain Coloured Metallographic Structures of Tempered Cast Iron, Carbon Steel and Alloys
- Microstructure and EPR Studies of 13% Chromium Steels after Various Heat Treatments and the Influence of MnS on the EPR Test
- The Metallurgical Causes of Structural Inhomogeneities in Hot Rolled Bars of Martensitic 12% Chromium Steels
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