Microstructure and defect controlled additive manufacturing of gamma titanium aluminides for function-based control of local materials properties

伽玛钛铝化物的微观结构和缺陷控制增材制造,用于基于功能的局部材料性能控制

基本信息

项目摘要

The superior target is to understand the fundamental relationships between process parameters, solidification and cooling conditions and the microstructure formation and to systematically investigate its impact on the deformation and fracture behavior in additively manufactured gamma-titanium aluminides. Due to a comprehensive microstructure analysis with light and scanning electron microscopy by using EDX and EBSD detectors, X-ray computer tomography, high temperature XRD and instrumented hardness mappings, a fundamental understanding of the relationships between process parameters and microstructure formation will be reached. In contrast to past studies, different microstructure formations can be generated by usage of different energy sources (laser and electron beam) as well as in- and post-process heat treatments (induction, HIP, aging, solution annealing) at IfWW. For this purpose, the basic parameters (scanning speed, deposition rate, substrate temperature) as well as the influence of different building directions (vertical, horizontal) will be investigated. Simultaneously, a fundamental analysis of the fatigue deformation and fracture behavior and a correlation of the microstructure characteristics with the fatigue properties will be allowed due to a further development of the mechanism-based testing methodology of WPT for a resource-efficient characterization of the fatigue behavior of gamma-titanium aluminides at room and high temperatures. Especially, the continuously transfer of the results in correlation matrices in order to realize a model-based description of the fundamental relationships between microstructure and properties will enable a transformation of the research results to additively manufactured gamma-titanium aluminides in industry.Scientific topics and goals:Christoph Leyens, IfWW (1st applicant) • Investigation of influence of different process parameters, e.g. atmosphere (vacuum, inert gas) on the vaporization behavior of the alloying elements.• Generation of different microstructure formations due to a follow up heat treatment.• Development of correlation matrices between processing, microstructure and properties for manufacturing of structures whose microstructure is optimized for the local amount of properties.Frank Walther, WPT (2nd applicant) • Characterization of microstructure and defect formation as a function of process parameters and the post processing as well as their impact on the quasistatic and fatigue deformation and fracture behavior.• Further development of the mechanism-based testing methodology on basis of instrumented load increase and constant amplitude tests for a resource-efficient characterization of the fatigue behavior at room and high temperatures.• Development of a physically-based model for description of the impact of microstructure and defect characteristics on the fatigue behavior at room and high temperatures.
优越的目标是了解过程参数,凝固和冷却条件与微观结构形成之间的基本关系,并系统地研究其对变形和断裂行为的影响,此外还制造了γ-氨基铝铝。由于使用EDX和EBSD探测器,X射线计算机断层扫描,高温XRD和仪器硬度映射进行了对光和扫描电子显微镜进行全面的显微结构分析,将得出对过程参数与显微结构形成之间关系的基本了解。与过去的研究相反,在IFWW处使用不同的能源(激光和电子束)以及内部和后处理热处理(诱导,髋关节,老化,溶液退火),可以通过使用不同的能源(激光和电子束)以及不同的微观结构形成。为此,将研究基本参数(扫描速度,沉积速率,底物温度)以及不同建筑方向(垂直,水平)的影响。同时,由于对WPT的基于机制的测试方法的进一步开发了对资源有效的铝铝铝铝铝铝铝疲劳性能表征的基于机制的测试方法,因此将允许对疲劳变形和断裂行为的基本分析以及微观结构特征与疲劳性能的相关性。特别是,相关矩阵中的结果不断转移,以实现基于模型的微观结构和属性之间基本关系的描述,将使研究结果转变为在行业中额外制造的γ-丁烷铝铝铝铝铝铝,并进行了高度的主题和目标:Christoph Leyens,IFWW(1ST应用),IFWW(1ST应用程序)•IFWW(IFWW)•IFWW(IFWW)。大气(真空,惰性气)在合金元素的分散行为上。•由于随访的热处理而产生不同的微结构形成。•在处理,处理,微结构和属性之间的相关条件之间的发展,用于其微观结构的生产,其微观结构的微观结构是针对特性的优化属性和固定的优化的(wpt walther,2nd)的作用。以及后处理及其对准和疲劳变形和断裂行为的影响。•进一步开发基于机制的测试方法,基于仪器的负载增加和持续的放大器测试,以对房间和高温的疲劳行为进行资源效率表征,以在室内和较高的表现上进行较高的效果和富度的影响。

项目成果

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