Mechanische Eigenschaften von Titanlegierungen und von Verbundwerkstoffen

Zusammenfassung

In allen Fällen, in denen die durch Sauerstoff erreichbare Festigkeitssteigerung in Titan technischer Reinheit bei ausreichendem Formänderungsvermögen ungenügend ist und aus wktsehaftlichen oder konstruktiven Gründen ein Werkstoff höherer Festigkeit bei entsprechendem Formänderungsvermögen gefordert wird, können Titanlegierungen Verwendung finden. Bereits kurze Zeit nach der Entdeckung der Reduktionsverfahren für Titan mit Calcium oder Magnesium hat man deshalb versucht, durch metallische Legierungselemente die Festigkeitswerte des Titans zu erhöhen [K 75]. Gegenüber Titan technischer Reinheit, bei dem die Festigkeitssteigerung fast ausschließlich durch eine Mischkristallhärtung des α-Mischkristalls durch das Einlagerungselement Sauerstoff verursacht wird, kann bei bestimmten Titanlegierungen, die Substitutionselemente als Zusatz enthalten, neben der Mischkristallhärtung eine zusätzliche Festigkeitssteigerung durch eine α-Ausscheidung aus dem β-Mischkristall und durch die Bildung von Zwischenphasen erzielt werden (vgl. Kap. 8.1.5, S. 168ff. und Kap. 8.2, S. 170ff.). Eine durch β-stabilisie-rende Zusätze (vgl. Kap. 8.1.4., S. 164ff.) bei tieferen Temperaturen als bei zusatzfreiem Titan auftretende β/(α + β)-Umwandlung verursacht eine verzögerte α-Ausscheidung und die Bildung der Zwischenphasen. In diesen Fällen ermöglicht erst die Kenntnis der Umwandlungsvorgänge eine sichere Aussage über optimale Eigenschaften hinsichthch Festigkeit, Formänderungsvermögen und Langzeitverhalten. Bei ungünstigen Abkühlungs- oder Auslagerungsbedingungen können sich z.B. zu hohe Anteile instabiler Zwischenphasen oder spröder intermetallischer Phasen bilden, die das Formänderungsvermögen sehr stark vermindern. Durch Legieren kann eine Festigkeitssteigerung bei kleinen Abmessungen auch in technischen Legierungen bis zu einer Streckgrenze (σ_0,2) von ≥140 kp/ mm² bei einer Bruchdehnung von ≥5% erreicht werden [M 7Od].