TISTRAQ - Einfluss verschiedener Prozessparameter auf Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften von Blechformteilen aus Ti-6Al-4V nach Abschreckumformung und nachgelagerter Auslagerung

Abstract

Das Verbundprojekt TISTRAQ wurde vom Lehrstuhl WW1 der Friedrich-Alexander-Universität (FAU) Erlangen-Nürnberg in Zusammenarbeit mit den Projektpartnern Heggemann (HEG) und DYNAmore GmbH (DYN) bearbeitet. Hauptziel des Verbundprojektes war die Entwicklung eines neuen Prozesses für die energie- und materialeffiziente Herstellung von Ti-6Al-4V-Blechformteilen für Luftfahrtanwendungen mit bezogen auf den Ausgangszustand (AR-Zustand) um mindestens 15 % gesteigerten mechanischen Kennwerten. Der TISTRAQ-Prozess kann in zwei Hauptschritte untergliedert werden:

Schnellerwärmung der Platine mittels direkter elektrischer Widerstandserwärmung, kurzzeitiges Halten auf Zieltemperatur (im oberen α+β Zweiphasengebiet bzw. etwas unterhalb der β-Transus-Temperatur) und schnelles Abschreckumformen oder sogar nur Abschrecken (STQ-Zustand) Nachgelagerte Kurzzeit-Auslagerung in einem Ofen, gefolgt von Luftkühlung (STA-Zustand). Um einen neuartigen Fertigungsprozess, wie den TISTRAQ-Prozess etablieren zu können, ist eine genaue Kenntnis über die prozessspezifische Prozessparameter-Mikrostruktur-Eigenschaftskorrelation unabdingbar. Das übergeordnete Ziel des Teilvorhabens war es daher, ein fundamentales Verständnis der relevanten Einflussgrößen auf die Mikrostruktur und die mechanischen Eigenschaften von Ti-6Al-4V-Blechmaterial entlang der gesamten TISTRAQ-Prozesskette zu erlangen, damit schließlich eine optimierte thermo-mechanische Prozesskette definiert und das Werkstoffpotential innerhalb des Prozesses möglichst gut ausgeschöpft werden kann. Es wurden daher umfangreiche mikrostrukturelle Charakterisierungen und mechanische Prüfungen durchgeführt. Es konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe des TISTRAQ-Prozesses die quasi-statischen sowie die zyklischen mechanischen Eigenschaften von TiAl6V4 deutlich gesteigert werden können. Ferner wurde ein tiefgreifendes Verständnis der relevanten mikrostrukturellen Vorgänge entwickelt.