Titan Und Titanlegierungen

ISBN-13: 9783642805882 / Niemiecki / Miękka / 2014 / 717 str.

U. Zwicker

Opis

Die bisherigen umfassenden Monographien uber Titan und Titanle gierungen sind 1954 bzw.1956 von K. ADENsTEDT bzw. M. K. und A. D. MCQUILLAN erschienen. Seit dieser Zeit konnten die metallkundlichen Grundlagen und die anwendungstechnischen Erfahrungen wesentlich er weitert werden. Ein Teil dieser Ergebnisse ist in Grossbritannien durch das Titanium Abstract Bulletin (1955-1962) der Imperial-Chemical-In dustriesLtd., inder UdSSR durch "Titan und seine Legierungen" Bd.1-10 (bis 1963) von I. I. KORNILOV und "Titanlegierungen fur die moderne Technologie" von V. I. DOBATKIN, S. G. GL.A.ZUNOV, I. I. KORNILOV und N. P. SAZHIN und in den USA durch R. I. JAFFEE und N. E. PROMISEL bzw. H. H. BURTE durch die Berichte uber die erste und zweite inter nationale Titantagung 1968 bzw. 1973 veroffentlicht worden. Die ersten Uberlegungen, eine neue Beschreibung des Titans und seiner Legierungen zusammenzustellen, gingen von einer Titanforschungs gemeinschaft zwischen den Firmen DEGUSSA, Fried. Krupp G.m.b.H. und Metallgesellschaft AG aus, die von den Herren Prof. Dr. J. BOTTCHER (DEGUSSA), Prof. Dr. E. HOUDREMONT (Fried. Krupp G.m.b.H.) und Dir. Dr. J. JAENICKE bzw. Prof. Dr. M. fuNSEN (Metallgesellschaft AG) betreut wurde und in den funfziger Jahren tatig war. Prof. Dr. W."

Spis treści

1. Herstellung des Metalls.- 1.1 Thermische Zersetzung der Halogenide (Jodidtitan).- 1.2 Reduktion von Titantetrachlorid zu Schwammtitan.- 1.2.1 Ausgangsstoffe für die Chlorierung.- 1.2.2 Herstellung des Titantetrachlorids.- 1.2.3 Reduktion des Titantetrachlorids mit Magnesium (Krollverfahren).- 1.2.4 Reduktion des Titantetrachlorids mit Natrium.- 1.2.5 Sonstige Reduktionsverfahren für TiCl4.- 1.3 Elektrolytische Herstellung von Titan.- 1.3.1 Oxidelektrolyse.- 1.3.2 Halogenidelektrolyse.- 1.3.3 Raffinationselektrolyse.- 1.4 Reduktion von TiO2.- 2. Schmelz- und Grießverfahren.- 2.1 Prüfung des Rohmetalls.- 2.2 Das Schmelzen im Lichtbogen mit Fremdelektrode.- 2.3 Das Schmelzen mit Abschmelzelektrode.- 2.4 Sonstige Schmelzverfahren.- 2.5 Formgießverfahren.- 2.6 Wiederverwendung von Schrott.- 3. Pulvermetallurgie.- 4. Physikalische Eigenschaften.- 4.1 Atomare Eigenschaften und Kristallaufbau.- 4.1.1 Die Gitterkonstante des Titans.- 4.1.2 Änderung der Gitterkonstanten des ?-Titans durch Legierungszusätze.- 4.1.3 Änderung der Gitterkonstanten des ?-Titans durch Legierungszusätze.- 4.1.4 Struktur der Zwischenphasen bei der ?/(? + ?)-Umwandlung von Titanlegierungen.- 4.1.5 Mößbauerspektrum der Zwischenphasen.- 4.2 Elektrische und magnetische Eigenschaften.- 4.2.1 Elektrischer Widerstand.- 4.2.2 Supraleitfähigkeit.- 4.2.3 Hall-Konstante.- 4.2.4 Thermoelektrisches Verhalten.- 4.2.5 Magnetische Eigenschaften.- 4.3 Thermische Eigenschaften.- 4.3.1 Wärmeleitfähigkeit.- 4.3.2 Thermische Ausdehnung.- 4.3.3 Spezifische Wärme.- 4.3.4 Schmelz- und Umwandlungstemperatur.- 4.3.5 Dampfdruck, Umwandlungs-, Schmelz-, Sublimations- und Verdampfungswärme.- 4.3.6 Bildungswärme von Legierungen.- 4.4 Dichte.- 4.5 Oberflächenspannung.- 4.6 Elastizitätsmodul und Dämpfungsverhalten.- 5. Selbstdiffusion und Diffusion von Fremdatomen.- 5.1 Selbstdiffusion.- 5.2 Diffusion von Einlagerungselementen und Edelgasen.- 5.3 Diffusion von Substitutionselementen.- 6. Verformungsmechanismus und Textur.- 6.1 Verformung des hexagonalen ?-Titans und des ?-Titanmischkristalls.- 6.1.1 Verformungsmechanismus durch Gleitvorgänge.- 6.1.2 Verformungsmechanismus durch Zwillingsbildung.- 6.1.3 Verformungsmechanismus des kuhischen ?-Titanmischkristalls.- 6.2 Verformungs- und Rekristallisationstexturen.- 6.2.1 Texturen des ?-Titans und des ?-Titanmischkristalls.- 6.2.2 Verformungstexturen des ?-Titanmischkristalls.- 7. Erholung, Rekristallisation und Kornwachstum.- 8. Phasenumwandlung des Titans und des ?-und ?-Mischkristalls von Titanlegierungen.- 8.1 ?/?-Umwandlung.- 8.1.1 ?/?-Umwandlung in Titan.- 8.1.2 Einfluß von Legierungselementen auf die ?/?-Umwandlung.- 8.1.3 ?-stabilisierende Zusätze und Zusätze, die die Umwandlungstemperatur nur wenig beeinflussen.- 8.1.4 ?-stabilisierende Zusätze.- 8.1.5 Ausscheidung des Gleichgewichts-?-Mischkristalls aus dem ?- Mischkristall und dem übersättigten ?-Mischkristall (Martensit).- 8.2 Bildung von Zwischenstufen bei der ?/?-Umwandlung von Titanlegierungen.- 8.2.1 Martensitische Umwandlung.- 8.2.2 Bildung von Zwischenstufen aus dem instabilen ?- und dem übersättigten ?-Mischkristall (Martensit).- 8.3 Die Bildung von intermetallischen Phasen aus dem ?- oder ?-Mischkristall.- 8.4 Bildung einer Überstruktur des ?-Mischkristalls.- 8.5 Bildung eines Ordnungszustandes im ?-Mischkristall.- 8.6 Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder.- 9. Werkstoffprüfung.- 9.1 Mechanische Prüfverfahren.- 9.1.1 Zugversuch.- 9.1.2 Prüfung des Kriech- und Zeitstandverhaltens.- 9.1.3 Kerbschlagbiegeversuch.- 9.1.4 Härtemessung.- 9.1.5 Sonderverfahren.- 9.2 Zerstörungsfreie WerkstofFprüfung.- 9.3 Metallographische Prüfung.- 9.3.1 Probenvorbereitung.- 9.3.2 Ätzen.- 9.3.3 Mikroskopische Untersuchung.- 9.4 Elektronenmikroskopische Untersuchung.- 10. Mechanische Eigenschaften von Titan.- 10.1 Mechanische Eigenschaften von Titan hoher Reinheit.- 10.2 Einfluß von Beimengungen auf die mechanischen Eigenschaften von Titan.- 10.2.1 Einfluß von Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Eisen auf die mechanischen Eigenschaften.- 10.3 Mechanische Eigenschaften und Normvorschriften von Titan technischer Reinheit.- 10.4 Temperaturabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften.- 10.5 Kriechverhalten.- 10.6 Dauerfestigkeit von Titan technischer Reinheit.- 11. Mechanische Eigenschaften von Titanlegierungen und von Verbundwerkstoffen.- 11.1 Wirkung von Legierungszusätzen mit Löslichkeit in der ?-Phase.- 11.2 Wirkung von ?-stabilisierenden Legierungselementen.- 11.2.1 Mechanische Eigenschaften und Wärmebehandlung von ?- und (? + ?)-Legierungen.- 11.2.2 Wärmebehandlung von instabilen ?- und (? + ?)-Legierungen.- 11.3 Einfluß von Legierungszusätzen auf die mechanischen Eigenschaften und das Kriechverhalten bei höheren Temperaturen.- 11.4 Technische Legierungen (Normvorschriften und Empfehlungen zur Wärmebehandlung).- 11.5 Mechanische Eigenschaften von technischen Legierungen bei Raumtemperatur (ohne Dauerfestigkeit).- 11.5.1 ?-Legierungen.- 11.5.2 (? + ?)-Legierungen.- 11.5.3 ß-Legierungen.- 11.5.4 Übersicht über den Einfluß von Beimengungen, den Einfluß der Phasenumwandlung und der Gefügeausbildung auf die mechanischen Eigenschaften von technischen Legierungen.- 11.5.5 Zeit-Temperatur-Umwandlungsschaubilder technischer Legierungen.- 11.6 Temperaturabhängigkeit der mechanischen Eigenschaften von technischen Legierungen (ohne Dauerfestigkeit).- 11.6.1 Mechanische Eigenschaften, Kriechverhalten, und thermische Stabilität von technischen Legierungen oberhalb Raumtemperatur.- 11.6.2 Einfluß von Kerben und mechanische Eigenschaften bei tiefen Temperaturen (ohne Dauerfestigkeit).- 11.7 Dauer- und Betriebsfestigkeit.- 11.8 Mechanische Eigenschaften einiger titanreicher intermetallischer Phasen.- 11.9 Mechanische Eigenschaften von Verbundwerkstoffen.- 12. Wasserstoff in Titan und Titanlegierungen.- 12.1 Wasserstoffaufnahme.- 12.2 Entfernung des Wasserstoffs.- 12.3 Zustandsschaubild Titan-Wasserstoff und Eigenschaften von Titanhydrid.- 12.4 Einfluß von Legierungselementen auf die Wasserstofflöslichkeit und den Wasserstoffpartialdruck des Titans.- 12.5 Wirkung des Wasserstoffs auf die mechanischen Eigenschaften von Titan und ?-Titanlegierungen.- 12.6 Einfluß von Wasserstoff auf die mechanischen Eigenschaften von (? + ?)- und ?-Legierungen.- 12.7 Einfluß des Wasserstoffs auf die Umformbarkeit.- 12.8 Wirkung des Wasserstoffs auf Aushärtung und Gefügeausbildung.- 13. Korrosion in Flüssigkeiten und Reaktion mit Gasen.- 13.1 Korrosion von Titan und Titanlegierungen.- 13.2 Passivierung.- 13.2.1 Passivierung in wäßrigen und anderen Lösungen und Wirkung von Inhibitoren.- 13.2.2 Passivierung durch vorhergehende Oxydation oder durch Fremdstrom.- 13.2.3 Passivierung durch Elementbildung und Kontaktkorrosion.- 13.2.4 Spaltkorrosion.- 13.3 Einfluß von Legierungszusätzen auf die Korrosionsbeständigkeit.- 13.4 Verhalten in Metall- und Salzschmelzen und Metalldämpfen.- 13.5 Spannungsrißkorrosion.- 13.6 Reaktion von Titan mit Sauerstoff- und stickstoffhaltigen Gasen.- 13.6.1 Reaktion von Titan mit Sauerstoff.- 13.6.2 Reaktion von Titan mit Stickstoff.- 13.6.3 Reaktion von Titan mit Luft und anderen Gasen.- 13.6.4 Reaktion von Titanlegierungen und von Titanverbindungen mit Gasen.- 13.6.5 Spontane Reaktion mit Gasen und Flüssigkeiten.- 14. Verschleißverhalten.- 14.1 Gleitverschleiß.- 14.2 Erosion, Kavitation und Tropfenschlagverschleiß.- 15. Oberflächenbehandlung.- 15.1 Entzundern und Beizen.- 15.1.1 Mechanisches Entzundern.- 15.1.2 Entzundern in Salzschmelzen.- 15.1.3 Säurebeizen.- 15.1.4 Ätzen, Glanzbeizen, elektrolytisches Polieren.- 15.1.5 Chemisches Fräsen.- 15.2 Oberflächenbehandlung mit Einlagerungselementen.- 15.2.1 Stickstoff.- 15.2.2 Sauerstoff und anodische Oxydation.- 15.2.3 Kohlenstoff.- 15.2.4 Bor.- 15.3 Sonstige nichtmetallische Oberflächenschichten.- 15.4 Metallische Oberflächenschichten.- 15.4.1 Chrom.- 15.4.2 Kupfer.- 15.4.3 Nickel.- 15.4.4 Aluminium.- 15.4.5 Silber, Gold.- 15.4.6 Platin.- 15.4.7 Zink, Kadmium.- 15.4.8 Molybdän.- 15.4.9 Sonstige Metalle.- 15.5 Oberflächenschichten aus Titan auf anderen Werkstoffen.- 16. Halbzeugherstellung.- 16.1 Warmumformung.- 16.1.1 Schmieden (einschließlich Schmieden im Gesenk).- 16.1.2 Strangpressen.- 16.1.3 Warmwalzen.- 16.2 Kaltumformung.- 16.2.1 Walzen.- 16.2.2 Ziehen.- 16.2.3 Pressen.- 17. Umformung von Halbzeug.- 17.1 Tiefziehen.- 17.2 Streckziehen und andere Umformungsverfahren.- 18. Spanabhebende und sonstige Bearbeitungsverfahren.- 18.1 Spanbildung.- 18.2 Spanabhebende Bearbeitungsverfahren.- 18.2.1 Drehen.- 18.2.2 Bohren.- 18.2.3 Sägen.- 18.2.4 Fräsen.- 18.2.5 Räumen.- 18.2.6 Reiben, Feilen, Hobeln und Gewindesehneiden.- 18.3 Schleifen.- 18.4 Funkenerosion, chemische Abtragung.- 18.5 Gefahr der Selbstentzündung.- 19. Verbindungs- und Brennschneidverfahren.- 19.1 Schweiß Vorbereitung.- 19.2 Schmelzschweiß verfahren.- 19.2.1 WIG- (Wolfram-Inertgas) und MIG- (Metall-Inertgas) Schweißen.- 19.2.2 Elektronenstrahlschweißen.- 19.3 Preßschweißen.- 19.3.1 Punkt- und Rollennahtschweißen.- 19.3.2 Widerstandsstumpfschweißen.- 19.3.3 Hochfrequenzschweißen.- 19.3.4 Kaltpreß-, Warmpreß-, Reib- und Diffusionsschweißen.- 19.3.5 Schweißen mit Ultraschall und mit Schockwellen.- 19.4 Wärmebehandlung, Prüfung und Eigenschaften von Schweißverbindungen.- 19.4.1 Eigenschaften von geschweißtem Titan technischer Reinheit.- 19.4.2 Eigenschaften von geschweißten ?-Legierungen.- 19.4.3 (? + ?)-Legierungen.- 19.4.4 ?-Legierungen.- 19.4.5 Eigenschaften von Stumpfschweißverbindungen.- 19.5 Weichlöten.- 19.6 Hartlöten.- 19.6.1 Vorbereitungen der Verbindungsstelle und Flußmittel.- 19.6.2 Lote.- 19.6.3 Verfahren zum Hartlöten.- 19.6.4 Eigenschaften hartgelöteter Teile.- 19.7 Auskleidungen und Plattierungen.- 19.8 Kleben.- 19.9 Brenn- und Plasmaschneiden.- 20. Anwendung.- 20.1 Apparate und Geräte für die chemische und verwandte Industrie.- 20.2 Anwendung von Titan im Flugzeug- und Flugkörperbau.- 20.3 Titan als Gettermetall.- 20.4 Sonstige Anwendungsgebiete.- 21. Binäre Systeme.- Ti-Ag.- Ti-Al.- Ti-B.- Ti-Be.- Ti-C.- Ti-Cd.- Ti-Co.- Ti-Cr.- Ti-Cu.- Ti-Fe.- Ti-Ga.- Ti-Hf.- Ti-In.- Ti-Mg.- Ti-Mn.- Ti-Mo.- Ti-N.- Ti-Nb.- Ti-Ni.- Ti-O.- Ti-Os.- Ti-P.- Ti-Pd.- Ti-Pt.- Ti-Pu.- Ti-Re.- Ti-Rh.- Ti-Se.- Ti-Si.- Ti-Sn.- Ti-Ta.- Ti-U.- Ti-V.- Ti-W.- Ti-Zn.- Ti-Zr.- 22. Technisch wichtige ternäre Systeme.- Ti-Ag-Al.- Ti-Al-Be.- Ti-Al-Cr.- Ti-Al-Cu.- Ti-Al-Mn.- Ti-Al-Mo.- Ti-Al-V.- Ti-Nb-Zr.- Ti-Sn-V.