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Zusätzliche Aussagen zum Werkstoffverhalten wie auch über werkstoffmechanischen Mechanismus von Bruchvorgängen überhaupt werden vom instrumentiert geführten Kerbschlagversuch in Kombination mit eingehender fraktographischer Auswertung erwartet. Ziel ist die Ermittlung von Schlagkraft-Durchbiegungs-Diagrammen (F) f, auch bei unterschiedlichen Temperaturen.
Der TMF-Versuch - Einfluss der Versuchseinrichtung und der Versuchsführung auf die Ergebnisse
(2003)
Summary
TMF (Thermomechanical-Fatigue) ist ein zyklisches Werkstoffprüfverfahren, das mit der Weiterentwicklung der Hochtemperaturwerkstoffe an Bedeutung gewonnen hat und Grundlage für die Auslegung vieler mechanisch/thermisch beanspruchter Bauteile ist (z.B. Abgasanlagen, Triebwerkskomponenten). Die Probe wird dabei wie beim LCFVersuch (Low-Cycle-Fatigue [1]) mechanisch belastet und zusätzlich einem thermischen Zyklus unterworfen. Der TMF-Versuch unterscheidet sich also von anderen Prüfverfahren hauptsächlich in der Temperaturführung, und es liegt daher nahe, bewährte Prüfeinrichtungen zu modifizieren und für TMF-Untersuchungen einzusetzen. Die veränderte Versuchsführung beeinflusst jedoch das gesamte Prüfsystem. An ausgewählten Beispielen werden die Auswirkungen auf die Prüfergebnisse gezeigt.
In den letzten Jahren hat es viele Anstrengungen gegeben, eine TMF-Norm zu erarbeiten (ISO/ASTM [2]), aber bisher existieren nur unvollständige Entwürfe, so dass in Industrie und Forschung eigene Standards entwickelt wurden, die hinsichtlich Probendesign, Equipment, Testprozedur und Toleranzen in erster Linie den eigenen Anforderungen genügten. Eine Vergleichbarkeit der Versuchsergebnisse ist somit nur bedingt möglich, zumal, wie Voruntersuchungen zeigten, die Versuchsführung die Versuchsergebnisse drastisch beeinflussen kann.
Wegen der Dringlichkeit der Harmonisierung auf dem Gebiet der TMF-Normung wurden die Aktivitäten durch ein EU-Forschungsprojekt (TMF-STANDARD) beschleunigt. Ziel dieser Untersuchung ist die Festlegung sinnvoller Toleranzen für die Versuchsparameter. Das Ergebnis dieser Arbeit soll später Eingang in eine ISO-TMF-Norm finden. Über die Arbeiten auf diesem Gebiet wird unter 3. Das Verfahren hingewiesen.
A material family to replace the current superalloys in aeronautical gas turbine engines is
considered to be that of gamma Titanium Aluminide (γ-TiAl) alloys. Structural components in
aeronautical gas turbine engines typically experience large variations in temperatures and multiaxial
states of stress under non-isothermal conditions. The uniaxial, torsional and bi-axial thermomechanical
fatigue (TMF) behaviour of this γ-TiAl alloy have been examined at 400 800°C with
strain amplitudes from 0.15% to 0.7%. The tests were conducted at both in-phase (IP) and out-ofphase
(OP). The effects of TMF on the microstructure were also investigated. For the same
equivalent mechanical strain amplitude uniaxial IP tests showed significantly longer lifetimes than
pure torsional TMF tests. The non-proportional multiaxial OP test showed the lowest lifetimes at
the same equivalent mechanical strain amplitude compared to the other types of tests.