Neue Gesetzgebungen zur Regulierung der Kraftfahrzeugemissionen wie die EU-Abgasnorm EURO IV führen zu Anforderungen wie gewichtsspezifische Leistungssteigerung, Senkung des Kraftstoffverbrauchs, Reduzierung der Produktions- und Wartungskosten und gesteigerte Lebensdauer. Titanaluminide mit im Vergleich zu Nickelbasislegierungen um 50 % reduzierter Dichte bei gleichzeitig sehr gutem Hochtemperaturverhalten bis 850 deg C bieten die Möglichkeit, schwere Stähle und Nickel-Superlegierungen insbesondere bei rotierenden und oszillierenden Antriebskomponenten zu ersetzen. Es liegen aber noch keine fundierten Erkenntnisse zur Gießbarkeit von TiAl-Legierungen und zum Feinguss von komplexen TiAl-Komponenten vor. Aufgabe des vorliegenden Teilvorhabens des Verbundvorhabens zur TiAl-Gießtechnologie waren der Nachweis der Eignung von TiAl-Legierungen für geometrisch komplexe Automobilbauteile, die Entwicklung TiAl-gießgerechter komplexer Bauteile inklusive der Herstellung und Erprobung von Prototypen und die Abschätzung der Wirtschaftlichkeit der Serienfertigung dieser Komponenten mit besonderem Schwerpunkt auf Motorkomponenten (Kipphebel, Kolbenboden, Ventile), Getriebescheiben und Zahnrädern. Mehrere TiAl-Legierungen der 2. und 3. Generation, auch Vertreter der neuen hoch niobhaltigen TNB-Legierungen und CuMoSi (TiAl-Legierung mit Cu, Mo und Si), verschiedene Feingusstechniken und die Eigenschaften hergestellter Bauteile wurden untersucht, um Zusammenhänge zwischen Materialeigenschaften, Herstellungsprozess und Bauteileigenschaften zu klären und ein Konzept für einen wirtschaftlichen Prozess zur Herstellung von TiAl-Turbinenrädern zu entwickeln. Der hohe Niobgehalt der TNB-Legierungen und TNB-V3 führte zu den sehr hohen Festigkeitswerten von über 700 MPa bei Raumtemperatur und bis zu 570 MPa bei 900 deg C. Damit sind sie der bisher einzigen in einer Serienanwendung eingesetzten japanischen TiAl-Legierung deutlich überlegen. Große Unterschiede wurden bei der Dauerfestigkeit festgestellt. TNB-V3-Legierungen erzielten hier die höchsten Werte. Die Forderungen an die Kriechfestigkeit (Kriechdehnung bei 700 deg C nach 1000 h unter 1 %) erfüllten die TNB-Legierungen problemlos. Der Schleuderguss bildet auch bei TiAl-Bauteilen die Basis für einen Serienfertigungsprozess. Fahrzeugtests mit einem gelöteten Turbinenrad aus der TiAl-Legierung 45 (gehipt) zeigten nach 65.000 km Laufleistung deutliche Vorteile des TiAl-Laders gegenüber einem Nickelbasislader und keine Risse, Schleifspuren oder Abplatzungen. Nach 105.000 km versagte der Abgasturbolader. Insgesamt können die Legierungen 45 und TNB-V5 für Diesel- und TNB-V5 und TNB-V3 für Otto-Motoren vorgeschlagen werden.


    Zugriff

    Zugriff prüfen

    Verfügbarkeit in meiner Bibliothek prüfen


    Exportieren, teilen und zitieren



    Titel :

    Entwicklung, Charakterisierung und Erprobung von TiAl-gießgerechten komplexen Leichtbaukomponenten. Teilvorhaben. Thema des Verbundvorhabens: Entwicklung einer TiAl-Gießtechnologie für komplexe Leichtbaukomponenten. Abschlussbericht. Zeitraum: 01.10.2001 - 31.12.2005


    Beteiligte:
    Baur, H. (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2005


    Format / Umfang :

    112 Seiten, 80 Bilder, 4 Tabellen, Quellen


    Medientyp :

    Report


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch