220 Prakt. Met. Sonderband 52 (2018)
Beam Melting, EBM) etabliert haben [3]. Ein wichtiges Kriterium dabei stellt die Qualität des
verwendeten Pulvers dar, da sich dies direkt auf die Produktion in Bezug auf einen stabilen
Prozess und die Eigenschaften des Bauteils auswirken [4]. Eine umfassende
Charakterisierung des Pulvers kann Probleme dieser Art verhindern, was auch den
Hintergrund dieser Arbeit bildet.
Die Pulverherstellung erfolgt im Falle von TiAl- sowie Ti-Legierungen (ber die Verdiisung
der Schmelze und ist technologisch sehr anspruchsvoll. Zum einen wegen des hohen
Schmelzpunktes und zum anderen, da der Prozess ,keramikfrei unter Inertgas bzw.
Vakuum durchgeführt werden muss. Das liegt daran, dass die Schmelze sehr reaktiv ist und
nahezu mit jedem Tiegelmaterial reagiert. Beim PIGA- (engl. Plasma Melting Induction
Guiding Gas Atomization) Verfahren wird dazu ein Teil der zu verdüsenden Schmelze an
der Wand einer wassergekühlten Kupferkokille erstarrt, was die noch flüssige homogene
Schmelze vor Kontamination mit Fremdelementen schützt [5]. Beim EIGA- (engl. Electrode
Induction Melting Gas Atomization) Verfahren wird vollkommen auf die Verwendung eines
Tiegels verzichtet. In diesem Fall wird ein stabförmiger Ingot langsam rotierend in einer
Induktionsspule aufgeschmolzen, wobei sich der Schmelzvorgang ausschließlich auf die
Spitze des Ingots konzentriert und die Schmelzmenge gering gehalten wird, was } Teg
sicherheitstechnische Vorteile bringt, allerdings eine Homogenisierung der Schmelze
ausschließt, wodurch seigerungsfreie Ingots benötigt werden, um chemisch homogenes an
Pulver herzustellen [1, 2, 5]. Das in dieser Arbeit charakterisierte Pulver wurde ber das on
EIGA-Verfahren hergestellt. Lo
Aufgrund der hohen Affinitat von TiAl-Legierungen zu interstitiellen Verunreinigungen
Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff erfolgt die Verdüsung der Schmelze unter Inertgas ee
(Argon), da es sonst zu Versprédungseffekten kommen kann [5]. Beispielsweise lassen sich or
TiAl-Pulver mit Sauerstoffgehalten von einigen 100 ppm herstellen [1, 5], wobei es jedoch
durch Lagerung, Handhabung und Pulverrecycling zu Sauerstoffanreicherungen kommen
Kann [6, 7]. Des Weiteren wird durch Verdiisung mit Inertgas eine hohe Sphérizitat der „uf
Pulver erreicht [1, 2], die sich positiv auf die Bereitstellung des Pulverbetts in der AM-Anlage Co
auswirkt, wo eine gute Fließfähigkeit notwendig ist, um gleichmäßige Pulverschichten N
aufzutragen [1, 4]. An dieser Stelle sei aber angemerkt, dass bei größeren Pulverteilchen Fans
Gaseinschlüsse auftreten können, wobei das Verdüsungsgas Argon keine Löslichkeit in TiAlI J ot
besitzt [5, 8]. Diese Hohlkugeln wirken sich auf die Dichte der Pulverpartikel und in weiterer fs
Folge auf die Dichte und die mechanischen Eigenschaften des additiv gefertigten Bauteils LEE
aus [8]. Die Porositat kann zwar durch heißisostatisches Pressen (HIP) nahezu geschlossen ats
werden. Bei anschließender Wärmebehandlung oder mechanischer Belastung bei hoher KM
Temperatur können diese Poren aber wieder aufgehen, was mit thermisch induzierter MN
Porosität (engl. Thermally Induced Porosity, TIP) bezeichnet wird [9, 10]. Des Weiteren A
lassen sich durch die Verdüsung mit Inertgas Abkühlraten bei der Erstarrung der Teilchen Ls
von 10* bis 10° K/s realisieren [1, 5, 11], wodurch TiAl-Legierungen mit Al-Gehalten < 48 at. nl
% dendritisch über die kubisch raumzentrierte (krz) B-Phase erstarren, welche eine geringe AM
Löslichkeit für Al besitzt. Trotz der hohen Abkühlraten können leichte Elemente, wie z.B. Al, Fe
seigern, was aber beim anschließenden HIPen effektiv beseitigt werden kann [12]. (ang
„Die Qualität des Pulvers bildet die Basis für die Produktion hochwertiger Bauteile.“ Unter 3 50
diesem Aspekt kombiniert die vorliegende Arbeit einzelne Charakterisierungsschritte LE
inertgasverduster TiAl Legierungspulver unter Festlegung von Qualitétskriterien mit dem 0078
Ziel sich daraus ergebende Einflüsse auf die Fertigung und den AM-Bauteil abzuleiten. i
