Gerald Schmidt

Microstructures of Erbium Modified Aluminum-Copper Alloys

Abstract Alloying with rare earth metals improves to the mechanical properties and corrosion resistance of aluminium base alloys at high temperatures. The rare earth metal erbium may be used for grain refinement. Within a project of computer-aided alloy development based on the CALPHAD (CALculation of PHAse Diagrams) method various alloys were melted on the Al-rich side of the ternary system Al-Cu-Er under argon atmosphere and their microstructures were characterized in the as-cast state or after long-term isothermal annealing (400°C/960 h) by means of different investigation techniques. As a result, the phases fcc(Al), τ1-Al8Cu4Er, θ-CuAl2, η-CuAl, and Al3Er were identified, their compositions and fractions were quantified, and their hardnesses were determined. The experimental obtained microstructures agree very well with the calculated solidification behaviors of the cast alloys. The knowledge gained from this work about the phase compositions and microstructures can also be utilized for the fine optimization of the phase diagram.

Metallographische Untersuchungen der Mikrostrukturen von technischen TiAl-Legierungen

Kurzfassung Auf Grund ihrer guten mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen und ihrer geringen Dichte besitzen Legierungen auf der Basis der intermetallischen TiAl-Phase ein hohes Potential in einer Reihe industrieller Anwendungen. Mit einer Dichte von rund 4 g/cm3 sind Bauteile aus TiAl-Legierungen etwa um die Hälfte leichter als diejenigen aus aktuell verwendeten hochtemperaturbeständigen Werkstoffen (Nickelbasislegierungen oder Stähle). Abhängig von Zusammensetzung und Herstellungsprozess können unterschiedliche Mikrostrukturen entwickelt werden. Die Gefüge von verschiedenen Ti- und TiAl-Legierungen (α-Ti, α2-Ti3Al, orthorhombisches Ti2AlNb und γ-TiAl) wurden metallographisch untersucht, wobei verschiedene Ätzmittel zur Anwendung kamen. Zusätzlich wurden die Legierungen mit anderen analytischen Verfahren (Rasterelektronenmikroskopie, Elektronenstrahlmikroanalyse, Röntgendiffraktometrie) charakterisiert.