Francesco Depentori

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45,80 €
ISBN 978-3-8440-2572-9
Paperback
142 Seiten
200 Abbildungen
209 g
21 x 14,8 cm
Deutsch
Dissertation
März 2014

Charakterisierung der lokalen Korrosionseigenschaften von lanthan- und neodymmodifizierten (alpha-beta) Titanlegierungen

Titanwerkstoffe besitzen in der heutigen Industrie eine hohe Bedeutung. Die am häufigsten eingesetzte Titanlegierung ist mit einem Anteil von ca. 50 % Ti6Al4V. Aufgrund seiner hohen Festigkeit ist diese Legierung schwer und aufwändig zu zerspanen, was eine Bearbeitung teuer macht. Seit einiger Zeit existieren sogenannte Automatentitanlegierungen, die durch den Zusatz von seltenen Erden eine bessere Zerspanbarkeit aufweisen. Der Zusatz der seltenen Erden Lanthan und Neodym führt zur Ausbildung von Ausscheidungen, die sich vornehmlich auf Korngrenzen wieder finden und das Korrosionsverhalten im Vergleich zu Legierungen ohne Zusatz von seltenen Erden deutlich verändern. Die Größe der Ausscheidungen liegt im Mikrometerbereich. Vor einem technischen Einsatz dieser Werkstoffe ist es notwendig, den Einfluss dieser Ausscheidungen genau zu untersuchen, um Vorhersagen über die Langzeitstabilität machen zu können. Ziel dieser Arbeit war es, ein besseres Verständnis über die zugrunde liegenden Korrosionsmechanismen von Ausscheidungen aus seltenen Erden in vier verschiedenen Titanlegierungen zu erhalten. Die in dieser Arbeit untersuchten Legierungen waren:

Ti6Al2Fe1Mo0.9La0.5Cu mit und ohne Zusatz von 0.3Si mit Ausscheidungen aus Lanthan und Lanthan-Kupfer
Ti6Al4V2Nd mit Ausscheidungen aus Neodym
Ti6Al2V3Nb0.9La0.7Fe0.3Si mit Ausscheidungen aus Lanthan

In dieser Arbeit wurde eine Kombination aus integralen Untersuchungsmethoden, welche das Korrosionsverhalten der entsprechenden Legierungen auf einer Fläche von mehreren Quadratzentimetern beschreiben, und lokalen Untersuchungsmethoden, die das Korrosionsverhalten auf einem Maßstab von wenigen Mikrometern beschreiben, angewandt. Durch elektrochemische Messmethoden wie Potentiodynamische Polarisation oder Chronoamperometrie war es möglich, erste Erkenntnisse bezüglich der Stabilität und der Kinetik der Oxidation von Lanthan- und Neodympartikeln zu erhalten. Es zeigte sich, dass die Auflösung der Partikel innerhalb kurzer Zeitspannen von wenigen Stunden stattfindet. Nach der Oxidation der Partikel sind diese bei ex-situ Messungen nicht mehr auf der Oberfläche aufzufinden. Diese Ergebnisse wurden mittels Untersuchungen am Rasterelektronenmikroskop bestätigt. Des Weiteren wurde mittels Elektronenstrahlmikrosonde die Zusammensetzung der Ausscheidungen charakterisiert. Durch den Einsatz von elektrochemischer Rasterkraftmikroskopie (EC-AFM) konnte die Oxidation der Partikel in-situ mit verfolgt werden. Hierbei wurde klar, dass es sich um einen zweistufigen Prozess handelt. Zuerst findet eine Oxidation des Lanthans beziehungsweise des Neodyms statt, die mit einem starken Volumenzuwachs einhergeht. Dieser lässt auf die Bildung eines Oxids oder Hydroxids der seltenen Erden schließen. Anschließend wird durch die Bewegung des Elektrolyten das oxidierte Partikel abtransportiert. Bei den auf der Oberfläche verbleibenden Löchern konnte kein Einfluss auf das weitere Korrosionsverhalten beobachtet werden. Nach oberflächlicher Auflösung der Ausscheidungen verhalten sich die Werkstoffe in NaCl Lösungen passiv. Im Vergleich verschiedener Legierungen zeigte sich Ti6Al2V3Nb0.9La0.7Fe0.3Si am stabilsten.

Schlagwörter: Korrosion; Titan; Lanthan; AFM; Elektrochemie

Schriftenreihe des DECHEMA-Forschungsinstituts

Herausgegeben von DECHEMA-Forschungsinstitut, Frankfurt am Main

Band 4

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DOI 10.2370/9783844025729

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