• Noster, Ulf
• Altenberger, I.
• Scholtes, B.
• Liu, G.
• Nalla, R. K.

Abstract

<jats:title>Abstract</jats:title><jats:p>Es ist seit langem bekannt, dass mechanische Oberflächenbehandlungen wie etwa Festwalzen, Kugelstrahlen oder Laserschockoberflächenbehandlungen, um nur einige zu nennen, das Ermüdungsverhalten hochbeanspruchter metallischer Bauteile entscheidend verbessern können. Insbesondere Festwalzen und Laserschockoberflächenbehandlungen haben sich als besonders wirksam herausgestellt, da sie tiefe Druckeigenspannungs‐ und Verfestigungsprofile sowie eine vergleichsweise glatte Oberflächentopographie erzeugen. Tatsächlich wird z. B. das Festwalzen bereits serienmässig zur Erhöhung der Schwingfestigkeit von Stählen, wie etwa beim Festwalzen von Kurbelwellen, eingesetzt. Obwohl die meisten Arbeiten zum Festwalzen sich mit Stählen beschäftigen, wurde dieses Verfahren in jüngerer Zeit auch auf eine Reihe von Titanwerkstoffen erfolgreich angewendet. </jats:p><jats:p>Die vorliegenden Untersuchungen beschäftigen sich mit dem Einfluss von Festwalzbehandlungen auf das Niedrig‐ und Hochlastwechselermüdungsverhalten der wichtigsten kommerziellen Titanlegierung Ti‐6Al‐4V, wobei besonderes Augenmerk auf die thermische und mechanische Stabilität randnaher Eigenspannungszustände und Mikrostrukturen gerichtet wurde. Zusätzlich werden erste Ergebnisse zum Eigenspannungszustand und zur Schwingfestigkeit lasergeschockter Ti‐6Al‐4V‐Proben präsentiert und mit Resultaten festgewalzter Zustände verglichen. Ausserdem wird untersucht, ob die Oberflächenbehandlungen auch bei erhöhten Temperaturen (bis 450 °C) ihre Wirksamkeit zur Verbesserung der Schwingfestigkeit behalten. Basierend auf Wechselverformungs‐ und Lebensdaueruntersuchungen, in Kombination mit Röntgendiffraktometrie und <jats:italic>In‐situ</jats:italic>‐Transmissionselektronenmikroskopie, lässt sich feststellen, dass Laserschockoberflächenbehandlungen und insbesondere Festwalzen die Rissbildung und Ausbreitung in hochtemperaturschwingbeanspruchtem Ti‐6Al‐4V trotz eines fast völligen Druckeigenspannungsabbaus wirkungsvoll hemmt. Daraus lässt sich ableiten, dass zusätzlich zu Eigenspannungen vor allem randnahe Mikrostrukturen, welche im Falle von mechanisch randschichtverfestigtem Ti‐6Al‐4V durch sehr hohe Versetzungsdichten und Nanokristallite gekennzeichnet ist, einen wesentlichen Einfluss bei der Lebensdauererhöhung durch Randschichtverfestigung haben.</jats:p>

Topics

• discrete element method