Slawomir Bystrzanowski

Herstellung lamellarer Gefügetypen in intermetallischen TiAl- Legierungen und deren Charakterisierung

Kurzfassung Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei lamellare Gefügetypen in γ-TiAl-Basislegierungen untersucht. Zum einen erfolgte die Herstellung der voll lamellaren Gefüge mittels einer Glühung im α-Einphasengebiet und anschließend langsamer Abkühlung. Das resultierende Gefüge besteht aus lamellaren γ-TiAl/α2-Ti3Al-Kolonien, wobei diese die ehemaligen α-Körner darstellen. Innerhalb einer Kolonie sind die γ/α2-Lamellen parallel angeordnet und weisen eine bestimmte kristallographische Orientierungsbeziehung auf. Zum anderen konnte mit Hilfe der Massivtransformation und anschließender Auslagerungsglühung eine neuartige lamellare Mikrostruktur eingestellt werden, die auf konventionellem Weg nicht realisierbar ist. Dabei scheiden sich aus dem massiv transformierten γm feine α2-Ti3Al-Lamellen aus, die in einem Winkel von 70,5° zueinander orientiert sind. Neben einer ausführlichen Beschreibung der Mikrostruktur werden die Orientierungsbeziehungen beider lamellarer Gefügetypen während der Entstehung beschrieben und die Keimbildung der γ-Lamellen in α-Körnern mittels Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) untersucht.

A Study of Recrystallization and Phase Transitions in Intermetallic Titanium Aluminides by In-Situ High-Energy X-Ray Diffraction

High-energy synchrotron X-ray diffraction is a novel and powerful tool for bulk studies of materials. In this study, it is applied for the investigation of an intermetallic γ-TiAl based alloy. Not only the diffraction angles, but also the morphology of reflections on the Debye-Scherrer rings are evaluated in order to approach lattice parameters and grain sizes as well as crystallographic relationships. An in-situ heating cycle from room temperature to 1362 °C has been conducted starting from massively transformed γ-TiAl which exhibits high internal stresses. With increasing temperature the occurrence of strain relaxation, chemical and phase separation, domain orientations, phase transitions, recrystallization processes, and subsequent grain growth can be observed. The data obtained by high-energy synchrotron X-ray diffraction, extremely rich in information, are interpreted step by step.

Internal Friction of a High-Nb Gamma-TiAl-Based Alloy with Different Microstructures

An intermetallic Ti-46Al-9Nb (at%) alloy with different microstructures (near gamma, duplex, and fully lamellar) was studied by internal friction measurements at 300 K to 1280 K using different frequency ranges: (I) 0.01 Hz to 10 Hz and (II) around 2 kHz. The loss spectra in range I show (i) a loss peak of Debye type at T ≈ 1000 K which is only present in duplex and fully lamellar samples; (ii) a high-temperature damping background above ≈ 1100 K. The activation enthalpies determined from the frequency shift are H = 2.9 eV for the loss peak and H = 4.1–4.3 eV for the high-temperature damping background. The activation enthalpies for the visco-elastic high-temperature damping background agree well with values obtained from creep experiments and are in the range of those determined for self-diffusion of Al in TiAl. These results indicate that both properties (high-temperature damping background and creep) are controlled by volume diffusion-assisted climb of dislocations. The loss peak is assigned to diffusion-controlled local glide of dislocation segments which, as indicated by transmission electron microscopy observations, are pinned at lamella interfaces.