Entwicklung der laserbasierten additiven Fertigung für intermetallische Fe-Al-Legierungen

Viac o knihe

In Zeiten sinkender Rohstoffvorkommen sucht die Industrie nach neuen Materialien als Alternativen zu hochlegierten Cr-Stählen und Ni-Basislegierungen. Intermetallische Legierungen auf Basis von Eisen und Aluminium zeigen vielversprechendes Potenzial. Diese Arbeit untersucht erstmals die Verarbeitung von Fe-Al-Legierungen mittels Laser Metal Deposition (LMD) und Selective Laser Melting (SLM). Die binäre Legierung Fe 28Al (At. %) wird als Grundlage genutzt, wobei der Einfluss der Verfahrensparameter und Aufbaustrategien auf die Gefügestruktur analysiert wird. Es wird ein Unterschied zwischen LMD und SLM herausgearbeitet, wobei eine epitaktische Gefügestruktur mit gerichtetem Kornwachstum entsteht. Simulationen der Erstarrungsgeschwindigkeiten und Abkühlraten ermöglichen die Quantifizierung der Erstarrungsbedingungen. Die Erkenntnisse werden auf ternäre Legierungen (Fe 30Al 10Ti und Fe 22Al 5Ti) und eine quaternäre Legierung (Fe 30Al 5Ti 0,7B) übertragen. Titan fixiert die Korngrenzen und fördert ein feinkörniges äquiaxiales Gefüge. Rissfreie Prüfkörper mit über 99,5% Dichte können hergestellt werden. Die mechanischen Eigenschaften variieren je nach Belastungsrichtung, wobei die Druckfestigkeit bei der binären Legierung von der Ausrichtung abhängt. Bei den ternären und der quaternären Legierung gibt es keine Unterschiede in der Belastungsrichtung. Die Arbeit demonstriert die Herstellung von Bauteilen wie Turbinenschaufeln, Verdic