Entwicklung von Fügetechnologien für Leichtbauanwendungen mit schmiedbaren Gamma-Titanaluminiden verbesserter Duktilität

Spröde TiAl-Legierungen (z.B. Ti-48Al) weisen eine hohe Riss- und Bruchgefahr beim Schweißen auf - sowohl unter mechanischer Belastung beim Pressschweißen, als auch unter Thermoschock-Beanspruchung beim Schmelzschweißen. Untersucht wurde deshalb, ob für neu entwickelte β-g-TiAl-Legierungen aufgrund verbesserter Duktilität auch eine verbesserte Schweißeignung nachgewiesen werden kann. Dazu wurde an der SLV München das Reibschweißen und das Laserstrahlschweißen für seine Anwendung zum Fügen der neuen Titanaluminide weiterentwickelt. Die untersuchte TNM-Legierung Ti-43,5Al-4Nb-1Mo-0,1B ist beim Reibschweißen bzgl. Plastifizierung und Schweißverhalten mit einem Titanwerkstoff wie Ti-6-4 vergleichbar. Das Reibschweißen ist ohne zusätzliche Maßnahmen - ohne Vor- oder Nachwärmung, ohne Schutzgas - prozesssicher anwendbar (Bilder 1a, b). Mittels Wärmenachbehandlung nach dem Schweißen lässt sich eine Regenerierung des Werkstoffes mit Ausheilung des Schweißbereiches erzeugen (Bild 1c). Beim Laserstrahlschweißen kann die Vor-/Nachwärmzeit mit lokaler Vor/Nachwärmung des Schweißbereiches deutlich reduziert werden (< 4 min), um rissfreie I-Naht-Schweißverbindungen zu gewährleisten. Mit den Untersuchungen sind die fügetechnischen Voraussetzungen für die Fertigung innovativer Leichtbauteile geschaffen.