Kaltgasspritzen von ermüdungsfesten Titanschichten

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In dieser Arbeit wird das Kaltgasspritzen von Titan für das „rapid manufacturing“ Verfahren qualifiziert und demonstriert, dass die gespritzten Schichten mechanische Festigkeiten und elektrische Leitfähigkeiten erreichen, die mit Massivmaterial ähnlicher Reinheit vergleichbar sind. Die erforderlichen erhöhten Partikelaufprallbedingungen werden durch Modellrechnungen identifiziert und durch technische Weiterentwicklungen realisiert. Eine umfassende experimentelle Charakterisierung der Einzelaufprallereignisse sowie der Schichtmikrostrukturen und -eigenschaften bildet die Grundlage für Korrelationen zwischen Spritzparametern (Gasdruck, -temperatur, Spritzabstand, Pulvermorphologie), Aufprallbedingungen (Geschwindigkeit, Temperatur, Winkel) und Schichteigenschaften (Zugfestigkeit, Haftzugfestigkeit, Ermüdungsfestigkeit, elektrische Leitfähigkeit). Daraus wird ein generalisierter Schichtqualitätsparameter abgeleitet, der eine systematische Schichtoptimierung ermöglicht und auch auf andere Werkstoffe anwendbar ist. Die kaltgasgespritzten Titanschichten erreichen nahezu 100 % der Zugfestigkeit, über 90 % der Ermüdungsfestigkeit und 97 % der elektrischen Leitfähigkeit von Massivmaterial. Dies belegt eindrucksvoll die Eignung des Kaltgasspritzens als Produktionsverfahren für Titanbauteile, die den hohen Ansprüchen der Luftfahrtindustrie gerecht werden.