In Zeiten von sinkenden Rohstoffvorkommen und einer von Ressourceneffizienz getriebenen Wirtschaft ist die Industrie auf der Suche nach neuen Materialien u.a. als Alternativen für hochlegierte Cr-Stähle und Ni-Basislegierungen. Vielversprechend sind intermetallische Legierungen auf Basis von Eisen und Aluminium.
In der vorliegenden Arbeit werden erstmals grundlegende Erkenntnisse zur Verarbeitung von Fe-Al-Legierungen mittels Laser Metal Deposition (LMD) und Selective Laser Melting (SLM) erarbeitet. Hierfür wird zunächst die binäre Legierung Fe-28Al (At.-%) auf Basis der intermetallischen Fe3Al-Phase verwendet. Die Erkenntnisse der Verarbeitung dieser Legierung werden auf zwei ternäre Legierungskonzepte, Fe-30Al-10Ti und Fe-22Al-5Ti (At.-%), und auf die quaternäre Legierung Fe-30Al-5Ti-0,7B (At.-%) übertragen. Aus allen in dieser Arbeit untersuchten Legierungen können rissfreie Prüfkörper mit einer Dichte von mehr als 99,5% hergestellt werden. Die mechanischen Eigenschaften hängen bei der binären Legierung aufgrund des gerichtet erstarrten Gefüges von der Belastungsrichtung der Prüfkörper ab. Bei den ternären Legierungen und der quaternären Legierung liegen aufgrund des äquiaxialen Gefüges keine Unterschiede in der Belastungsrichtung vor.
Abschließend wird die Herstellung von Bauteilen mit den Verfahren SLM und LMD anhand von drei ausgewählten Anwendungsbeispielen demonstriert. Modell-Turbinenschaufeln (LMD und SLM), ein Verdichterrad (SLM) und ein Planetengetriebe (SLM) werden konturnah und mit möglichst geringer Oberflächenrauheit aufgebaut.
Aktualisiert: 2019-12-12
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