Prakt. Met. Sonderband 52 (2018) 327
AUSGEWAHLTE METHODEN DER QUANTITATIVEN
PHASENANALYSE EINER ADDITIV GEFERTIGTEN TNM-
TITANALUMINID-LEGIERUNG
Reinhold Wartbichler, Richard Birstmayr, Helmut Clemens, Svea Mayer
Department fur Metallkunde und Werkstoffprifung, Montanuniversitat Leoben, Osterreich
KURZFASSUNG
Die Eigenschaften von intermetallischen Titanaluminiden, wie der sogenannten TNM-
Legierung, die bereits im Luftfahrt- und Automobilsektor im Temperaturbereich von 600-
800°C aufgrund ihrer hohen spezifischen Festigkeit und geringen Dichte Anwendungen
gefunden haben, sind stark von den Fraktionen und der Beschaffenheit der vorliegenden
Phasen abhängig. Zuverlässige Möglichkeiten einer quantitativen Phasenanalyse sind
deshalb unabdingbar. Aus diesem Grund wurden in der vorliegenden Arbeit Proben einer
additiv gefertigten TNM-Legierung mit der Zusammensetzung Ti-42,1Al-4,1Nb-1Mo-0,1B
(at. %) metallographisch analysiert und die Phasenfraktionen der a2-, Bo- und y-Phasen
mittels Bildanalyse, Elektronenriickstreubeugung und Rietveld-Analyse im Zuge von
Röntgenbeugungsexperimenten quantitativ ausgewertet. Die drei angewandten Methoden
ergaben unterschiedliche Ergebnisse in Bezug auf die Fraktionen der a2- und y-Phasen,
was auf die Charakteristiken der additiven Fertigung sowie der quantitativen
Phasenanalyse an mehrphasigen Proben zurückzuführen ist.
1. EINLEITUNG
Titanaluminide auf Basis der intermetallischen y-TiAl-Phase gelten aufgrund ihrer hohen
spezifischen (Kriech-) Festigkeiten und ihrer geringen Dichte als innovative
Hochtemperatur-Leichtbauwerkstoffe [1]. Weiterentwickelte TiAl-Legierungen der vierten
Generation, wie es die TNM-Legierung mit einer nominellen Zusammensetzung von
Ti-43,5AI-4Nb-1Mo-0,1B (at. %) darstellt, verfügen neben einer geringen Dichte von
4,1 g/cm? über ein attraktives Eigenschaftsprofil und eine verbesserte Prozessierbarkeit
[2-4]. Der Name dieser Legierung wird von den Initialen der Legierungselemente Titan,
Niob und Molybdän abgeleitet. Im weiteren Sinne bietet die Herstellung über ein additives
Fertigungsverfahren, wie es das Elektronenstrahlschmelzen darstellt, zusätzlich ein
erhöhtes Leichtbaupotential, ein hohes Maß an Designfreiheit, die Möglichkeit der
Funktionsintegration sowie die Unabhängigkeit von Werkzeugen [5,6]. Trotz modernster
Fertigungstechnologien sind die Eigenschaften und Kennwerte von Titanaluminid-
Legierungen allerdings weiterhin stark von den vorliegenden Phasenanteilen, ihrer
Konstitution und den prozesstechnisch eingebrachten Verunreinigungen abhängig [7].
Dementsprechend ist eine zuverlässige und genaue Möglichkeit der quantitativen
Phasenanalyse für die Herstellung und Anwendung dieser vielversprechenden
Werkstoffgruppe unumgänglich [2]. Aus diesem Grund wurden im Rahmen dieser Arbeit
an einer mittels Elektronenstrahl additiv gefertigten TNM-Legierung die Ergebnisse der
quantitativen Phasenanalyse aus der computerbasierten Bildauswertung mit denen der
