30/01/2013 - Neue Technik zur Herstellung von Titankomponenten

Menéame

El Titan ist das Metall mit der größten Festigkeit gegenüber seinem Gewicht und zeichnet sich durch seine hervorragenden Eigenschaften, wie seine niedrige Dichte, Biokompatibilität, hohe Korrosionsbeständigkeit und nicht-magnetische Charakter, unter anderem. Deshalb wird sie in der Biomedizin und vor allem in der Luftfahrtindustrie mit großer Sorgfalt eingesetzt, und sie würde in Sektoren wie der Automobilindustrie sehr gefragt werden, wenn sie nicht wegen ihrer hohen Kosten an die Spitze der Automobilindustrie kämen.

Die Gruppe für Staubtechnologie (GTP) der Universität Carlos III in Madrid (UC3M), in Zusammenarbeit mit der Gruppe für die kollektive Verarbeitung des CPI Oberster Rat für wissenschaftliche Forschung (CSIC), entwickelt sie eine neue Technik für die Herstellung von Titankomponenten durch Kombination von pulvimetallurgischen Techniken mit kolloidalen Techniken, die einen großen Fortschritt in der Branche darstellen können. "Mit dieser Methode können wir sehr feine Pulver verwenden, die eine Verringerung der Temperatur und der Sinterzeit ermöglichen, d. h. Kosten senken und Materialien mit einer feineren Mikrostruktur beschaffen, was sich positiv auf die mechanischen Eigenschaften auswirken wird," erklärt die Mitverantwortliche des GTP, Elena Gordo, der Abteilung für Wissenschaft und Ingenieurwesen der UC3M-Materialien.

"Die große Herausforderung für die Titanindustrie besteht derzeit darin, die Gesamtkosten der hergestellten Komponenten zu senken," so Elena Gordo. "Dies ist eine große globale Herausforderung, an der viele Gruppen in der Welt mit verschiedenen Strategien arbeiten." Ein Beispiel: Das US-Energieministerium hat vor kurzem 1,5 Millionen Dollar in ein Projekt investiert, das die Entwicklung eines Verfahrens zur Herstellung kostengünstiger Titankomponenten durch Pulvimetallurgie zum Ziel hat, das letztendlich in Branchen wie der Luftfahrt und der Automobilindustrie angewendet werden soll, an denen u.a. die Universität Utah und die Ford Motor beteiligt sind.

In diesem Sinne bieten die pulvimetallurgischen Techniken, die Metallpulver als Rohstoff verwenden, große Vorteile für die Titanverarbeitung, wie die hohe Materialausnutzung, die Reduzierung der Verarbeitungsstufen und die maßgeschneiderte Legierungskonstruktion. Das Verfahren ist jedoch nicht ohne Schwierigkeiten, insbesondere bei kleinen Staubpartikeln. Und hier wird die kolloidale Technik in die Tat umgesetzt, die normalerweise zur Verarbeitung von Keramiken verwendet wird und kleinere Teilchen behandelt. "Mit kolloidalen Techniken können gleichmäßig und stabil zerstreute Suspensionen mit hohem Festgehalt hergestellt werden, die mit Luft (Spray-dry) gesprüht werden können, um sphärische Spanplatten zu erhalten, die das Sinterverhalten verbessern (eine "backende" Phase der Teile), was eine Verringerung der normalerweise für Titan verwendeten Bedingungen um mehr als 200 oC und eine Stunde bedeutet," erklärt Professor Elena Gordo. Es ist das erste Mal, dass diese Kombination von Techniken erfolgreich verwendet wird, um Teile mit geringer Porosität zu erhalten.

Die Verwendung von kolloidalen und pulvimetallischen Techniken eröffnet eine enorme Auswahl an Möglichkeiten bei der Gestaltung von Materialien: Es wurden bereits homogene Streuungen von nanometrischen Keramikpartikeln in Titanpulvern erzielt, wodurch die Mikrostruktur der Materialien und deren Eigenschaften verändert und die Verschleißfestigkeit verbessert werden konnte. Darüber hinaus können poröse Materialien, Gradientenmaterialien, bottom-up-Designs usw. hergestellt werden, an denen die Gruppe derzeit arbeitet. Die ersten Ergebnisse dieser Kombination von Techniken wurden von den Forschern in der Zeitschrift Key Engineering Materials veröffentlicht. Diese Arbeit wird durch die Finanzierung durch das Ministerium für Wirtschaft und Wettbewerbsfähigkeit durch das Projekt MAT2009-14448-C02 mit dem Titel "Verarbeitung durch kolloidale und pulvimetallische Techniken zur Entwicklung von metallozemischen Nano-Kompositstrukturen (COMETAS) " und das kürzlich gewährte Projekt MAT2012-38650-C02, beide mit dem ICV koordiniert, durchgeführt.

Weitere Informationen:

Title: Improvement of Ti Processing through Colloidal Techniques
Authors: Neves, RG; Schreiben Sie es, JA; Ferrari, B; Gordo, E; Sanchez-Erencia, AJ
Source: Key Engineering Materials Volume: 520 Pages: 335-340 DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.520.335 Published: 2012. ISSN: 1013-9826

GTP-Website der UC3M:

http://www.uc3m.es/portal/page/portal/grupos_investigacion/tecnologia_polvos/lineas_investigacion/aleacionesTi_sinterizadas_materialcompuestos

Kontaktdaten für Interviews:

Dr. Elena Gordo

Professorin des Depto. Wissenschaft und Ingenieurwesen von Materialien und Ing. Chemie
Mitverantwortlich für die Staubtechnologiegruppe der UC3M www.uc3m.es/gtp

Tel. 91 624 88 62  

E-Mail: egordo@ing.uc3m.es

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