Steuerung des Erstarrungsgefüges der Titanlegierung Ti-6Al-4V beim Wolfram-Inertgas-Schweißen
Demian Langen, Hans Jürgen Maier
Die Legierung Ti 6Al 4V findet aufgrund ihres ausgewogenen Eigenschaftsprofils ein breites Anwendungsspektrum. Schmelzgeschweißte Verbindungen erreichen dabei nur bedingt die mechanisch-technologischen Eigenschaften des unbeeinflussten Grundwerkstoffes. Gekennzeichnet ist das Werkstoffverhalten durch ein overmatching der Festigkeitseigenschaften bei gleichzeitig verringerter Duktilität und Zähigkeit. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Ansatz verfolgt, das Erstarrungsgefüge lichtbogengeschweißter Verbindungen derart einzustellen, dass lokal grundwerkstoffähnliche Materialeigenschaften erreicht werden. Die Arbeitshypothese bestand darin, durch gezielte Impfung der Schmelze mit karbidischen Verbindungen eine heterogene Keimbildung an den Partikelgrenzflächen zu begünstigen. Untersucht wurde der Effekt der Impfsubstanzen auf das Erstarrungsgefüge und die mechanischen Eigenschaften durch abgestuften Partikel-Masseeintrag in die Schmelze. Die Impfung der Schmelze führte zu einer wirksubstanz- sowie masseeintragsabhängigen Feinung des ehemaligen β Korns. Im Vergleich zu Referenzschweißungen konnte eine Kornfeinung um den Faktor 10 erreicht werden. Eine heterogene Keimbildung an eingebrachten Impfpartikeln konnte nicht nachgewiesen werden. Vielmehr muss angenommen werden, dass eine Lösung eingebrachter Karbide und anschließende Keimbildung an in situ gebildeten Titankarbiden als Mechanismus der Kornfeinung wirksam wird.
