Untersuchung der Einflussparameter auf die mechanischen Eigenschaften von additiv gefertigtem TiAl6V4:
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Wiesbaden
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| adam_text | Untersuchung der Einflussparameter
auf die mechanischen Eigenschaften
von additiv gefertigtem TiA16V4
Vom Fachbereich Maschinenbau
an der Technischen Universität Darmstadt
zur
Erlangung des akademischen Grades eines
Doktor-Ingenieurs (Dr -Ing)
genehmigte
DISSERTATION
vorgelegt von
Dipl -Wirt -Ing Daniel Greitemeier aus Paderborn
Berichterstatter: Prof Dr -Ing Tobias Melz
Mitberichterstatter: Prof Dr -Ing Eberhard Abele
Fachgebiet Systemzuverlässigkeit und Maschinenakustik (SzM), TU Darmstadt
Tag der Einreichung: 13 Januar 2016
Tag der mündlichen Prüfung: 07 Juni 2016 I Pflicht
Darmstadt 2016
D17
ULB Darmstadt
19622371
Inhaltsverzeichnis
Abbildungsverzeichnis XI
Tabellenverzeichnis XXV
Abkürzungen und Formelzeichen XXVII
1 Einleitung 1
2 Aufgabenstellung 3
3 Grundlagen 5
3 1 Additive Fertigung 5
311 Pulverbettbasierte Prozesse 6
312 Drahtbasierte Prozesse 7
3 2 Titan und Titanlegierungen 8
321 Titan 8
322 TiAl6V4 9
323 Additiv gefertigtes TLM6V4 11
324 Einflussfaktoren auf die Festigkeiten von additiv gefertigtem TLM6V4 12
3 3 Betriebsfestigkeitsanalyse 17
331 Klassische Betriebsfestigkeit 17
332 Klassische Bruchmechanik 18
333 Modelle zur Beschreibung der Defekte 27
334 Modelle zur Beschreibung der Oberflächenrauheit 29
4 Experimentelles 33
4 1 Verwendete additive Verfahren 33
411 Pulverbettbasierte Prozesse 33
412 Drahtbasierte Prozesse 34
4 2 Wärmenachbehandlungen 34
4 3 Chemische Charakterisierung 35
VIII __________________Inhaltsverzeichnis
4 4 Mikrostrukturelle Charakterisierung 35
4 5 Zerstörungsfreie Charakterisierung 36
451 Computertomografie 36
452 Rauheitsmessung 36
4 6 Zerstörende Charakterisierung 37
461 Zugversuch 37
462 Bruchzähigkeit 38
463 Ermüdungsrisswachstum 38
464 Schwingfestigkeit 39
5 Modellbildung 41
5 1 Defekte 41
5 2 Oberflächenrauheit 44
6 Experimentelle Ergebnisse 45
6 1 Pulverbettbasierter Laserstrahlprozess (PB-LB) 45
611 Chemische Charakterisierung 45
612 Mikrostrukturelle Charakterisierung 45
613 Zerstörungsfreie Charakterisierung 48
614 Zerstörende Charakterisierung 50
6 2 Pulverbettbasierter Elektronenstrahlprozess (PB-EB) 57
621 Chemische Charakterisierung 57
622 Mikrostrukturelle Charakterisierung 57
623 Zerstörungsfreie Charakterisierung 60
624 Zerstörende Charakterisierung 61
6 3 Drahtbasierter Plasma-Lichtbogenprozess (WF-PS) 69
631 Chemische Charakterisierung r 69
632 Mikrostrukturelle Charakterisierung 70
633 Zerstörungsfreie Charakterisierung 72
634 Zerstörende Charakterisierung 72
6 4 Drahtbasierter Laserstrahlprozess (WF-LB) 78
641 Chemische Charakterisierung 78
642 Mikrostrukturelle Charakterisierung 79
Inhaltsverzeichnis
IX
643 Zerstörungsfreie Charakterisierung 81
644 Zerstörende Charakterisierung 81
7 Modellbasierte Lebensdauerabschätzung und -Verifikation 87
7 1 Pulverbettbasierter Laserstrahlprozess (PB-LB) 87
711 Modellvalidierung 87
712 Defekte 91
713 OberflächenFauheit 94
7 2 Pulverbettbasierter Elektronenstrahlprozess (PB-EB) 94
721 Modellvalidierung 94
722 Defekte 98
723 Oberflächenrauheit 100
7 3 Drahtbasierter Plasma-Lichtbogenprozess (WF-PS) 100
7 4 Drahtbasierter Laserstrahlprozess (WF-LB) 101
8 Diskussion 103
8 1 Statisch 103
811 Einfluss der Defekte und Oberflächenrauheiten 104
812 Einfluss der Mikrostruktur 106
813 Einfluss der chemischen Zusammensetzung 108
8 2 Zyklisch 110
821 Einfluss der Oberflächenrauheit 110
822 Einfluss der Defekte 114
823 Einfluss der Mikrostruktur 117
9 Zusammenfassung und Ausblick 119
Literaturverzeichnis 123
Anhang 137
A 1 Härtemessungen 137
A11 Pulverbettbasierter Laserstrahlprozess 137
Al2 Pulverbettbasierter Elektronenstrahlprozess 138
X________________________________________________________________Inhaltsverzeichnis
A13 Drahtbasierter Plasma-Lichtbogenprozess 139
A14 Drahtbasierter Laserstrahlprozess 139
A 2 Ermüdungsriss Wachstum (R = 0,7) 140
A21 Pulverbettbasierter Laserstrahlprozess 140
A22 Pulverbettbasierter Elektronenstrahlprozess 140
A 3 Computertomografie 141
A31 Pulverbettbasierter Laserstrahlprozess 141
A32 Pulverbettbasierter Elektronenstrahlprozess 142
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