TY - THES A1 - Eisentraut, Mark T1 - Beschleunigung des Isothermschmiedens von Titanaluminiden durch gezielte Mikrostrukturentwicklung T1 - Acceleration of isothermal forging of titanium aluminides via controlled microstructure development N2 - Titanaluminide (TiAl) sind vielversprechende Hochtemperaturwerkstoffe, die aufgrund ihrer geringen Dichte und hohen spezifischen Festigkeit insbesondere in der Luft- und Raumfahrtindustrie Anwendung finden. Die Mikrostruktur von TiAl-Legierungen spielt eine entscheidende Rolle für deren mechanische Eigenschaften und Bearbeitbarkeit. Durch gezielte Mikrostrukturentwicklung kann die Umformbarkeit und damit die Effizienz der Bearbeitungsprozesse verbessert werden. Deshalb wurde in der vorliegenden Arbeit eine neue Prozesskette für das Schmieden von Titanaluminiden entwickelt und erprobt, um die Prozesszeiten zu reduzieren und die Wirtschaftlichkeit des Werkstoffs zu erhöhen. Die Prozesskette umfasst drei Schritte: eine Vorwärmebehandlung, eine beschleunigte Umformung und eine eigenschaftsbestimmende Nachwärmebehandlung. Die spezifische Vorwärmebehandlung zur Verbesserung der Umformbarkeit führt zu einer Mikrostruktur mit einem geringen lamellaren Anteil, einem hohen β/β0-Gehalt und einem hohen Anteil an zellularen Reaktionen. Dadurch konnte die maximale Fließspannung im Vergleich zum geHIPten Zustand um ca. 20 % gesenkt werden. Es wurde ein Prozessfenster definiert, in dem der wärmebehandelte Zustand eine geringere Fließspannung und eine verbesserte Schadenstoleranz im Vergleich zum geHIPten Ausgangsmaterial aufweist. Basierend auf den Ergebnissen von Stauchversuchen mit konstanter Dehnrate wurden Dehnratenprofile mit variablen Dehnraten entwickelt, um den Umformprozess zu beschleunigen. Diese Umformung mit variabler Dehnrate wurde sowohl an zylindrischen Proben als auch an Gussrohlingen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, dass die Prozesszeiten im Vergleich zur Umformung mit konstanter Dehnrate um 50 bis 70 % reduziert werden konnten, ohne eine erhöhte Materialschädigung zu verursachen. Zudem wurde festgestellt, dass die für diese Legierung entwickelten Dehnratenprofile auf andere TiAl-Legierungen übertragbar sind. Abschließend wurde eine eigenschaftsbestimmende Nachwärmebehandlung eingesetzt, die zu einer Mikrostruktur mit verbesserten Eigenschaften führte. Die mechanischen Eigenschaften der mit der neuen Fertigungskette erzeugten Proben sind dabei mit denen der konventionellen Fertigungskette vergleichbar. N2 - TiAl alloys are promising high-temperature materials widely used in the aerospace industry due to their low density and high specific strength. The microstructure of TiAl alloys significantly influences their mechanical properties and machinability. Specific microstructure development can enhance formability, thereby improving the efficiency of machining processes. This study developed and tested a new process chain for forging titanium aluminides to reduce process times and increase economic efficiency. The process chain consists of three steps: preheat treatment, accelerated forming, and property-defining post-heat treatment. The specific preheat treatment aimed at improving formability results in a microstructure with low lamellar content, high β/β0 content, and a high proportion of cellular reactions. Consequently, the maximum flow stress was reduced by approximately 20 % compared to the HIPed condition. A process window was identified where the heat-treated condition exhibited lower flow stress and improved damage tolerance compared to the HIPed base material. Based on the results of hot compression tests with a constant strain rate, strain rate profiles with variable strain rates were developed to accelerate the forming process. This variable strain rate forming was performed on both cylindrical samples and cast blanks. Results showed that process times could be reduced by 50 to 70 % compared to forming with a constant strain rate, without increasing material damage. Additionally, the strain rate profiles developed for this alloy are transferable to other TiAl alloys. Finally, a property-defining post-heat treatment was applied, resulting in a microstructure with enhanced properties. The mechanical properties of the samples produced with the new manufacturing chain are comparable to those of the conventional manufacturing chain. KW - Mechanische Eigenschaften KW - Mechanical properties KW - Titanaluminide KW - Titanium aluminides KW - TNM-B1 KW - Umformung KW - Forming KW - Titanaluminide KW - Mikrostruktur KW - Schmieden KW - Umformen KW - Prozesskette KW - Optimierung Y1 - 2024 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70000 ER - TY - THES A1 - Sviridov, Alexander T1 - Leichtbau mit Aluminiumschaumsandwich : Prozessketten zur Herstellung von Bauteilen T1 - Lightweight design with aluminium foam sandwich : Process chains for manufacturing of construction parts N2 - Die Anforderungen an Blechhalbzeuge steigen ständig. Dabei sucht die blechbearbeitende Industrie nach neuen Werkstoffen mit multifunktionalen Eigenschaften, da die konventionellen Werkstoffe die gestellten Anforderungen nicht bzw. nur teilweise erfüllen können. Als innovativer Werkstoff zeigte dabei der Aluminiumschaum ein großes Potential bei der Verwendung als Komponente eines Verbundes. Dieser Verbund ist Aluminiumschaumsandwich (AFS), das aus Aluminiumblechen als Decklagen und Aluminiumschaum als Kernschicht besteht. In der vorliegenden Arbeit wurden umfassende Untersuchungen an Aluminiumschaumsandwichen durchgeführt und Fertigungsstrategie zur Herstellung vom praxisnahen Prototyp entwickelt. Dabei wurden neben den Umform- und Aufschäumtechnologien auch die Fügetechniken (u.a. Schweißen und Blindnieten) untersucht und erprobt. Welches Verfahren in einem einzelnen Fall besser geeignet ist, hängt stark von der Anwendung sowie von den gestellten Anforderungen ab. Die nachgewiesene Machbarkeit von hergestellten Bauteilen verdeutlicht das Einsatzpotential dieses innovativen Werkstoffes. N2 - The requirements for semi-finished sheets are constantly increasing. So the sheet fabricating industry is looking for the new materials with multifunctional properties, since the conventional materials can’t meet the increased requirements. An innovative material - the aluminium foam – has a great potential for use as a component of a sheet composite: aluminium foam sandwich (AFS). It consists of two aluminium sheets and aluminium foam as the core layer. In this work extensive investigations have been conducted on aluminium foam sandwiches. The main subject was the development of manufacturing strategies for the production of prototypes. In addition to the forming and foaming techniques the joining techniques (e.g. welding and blind riveting) were also investigated and tested. Which process in a particular case is more suitable depends on the application and the actual requirements. The demonstrated prototype and the used manufacturing technologies illustrated the great potential of aluminium foam sandwich. KW - Leichtbau KW - Schaumaluminium KW - Sandwichbauteil KW - Aluminiumschaum KW - Aluminiumschaumsandwich KW - AFS KW - Leichtbau KW - Prozesskette KW - Aluminium foam KW - Aluminium foam sandwich KW - AFS KW - Lightweight design KW - Process chain Y1 - 2011 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-23664 SN - 978-3-86624-555-6 ER -