Titanaluminid

Ein Titanaluminid ist ein Werkstoff. Genauer gesagt handelt es sich hierbei um eine intermetallische Phase, deren Hauptbestandteile die chemischen Elemente Titan und Aluminium darstellen. Bei diesen Phasen handelt es sich im Wesentlichen um die chemischen Zusammensetzungen Ti₃Al, TiAl, TiAl₂ und TiAl₃.

Titanaluminide kommen dabei als mikroskopisch kleine Bestandteile in Titanlegierungen vor oder werden auch als eigenständige Konstruktionswerkstoffe eingesetzt. Bei den Titanlegierungen sind besonders die intermetallischen Phasen Ti₃Al und TiAl für die guten mechanischen Eigenschaften verantwortlich. Das Auftreten der Phasen TiAl₂ und TiAl₃ wird bei der Herstellung von Titanlegierungen versucht zu vermeiden, da diese Phasen sehr spröde sind.

Bei der Verwendung als eigenständiger Konstruktionswerkstoff kommen ebenfalls die chemischen Zusammensetzungen TiAl und Ti₃Al zum Einsatz. Im Vergleich zu Titanlegierungen bieten Titanaluminide den Vorteil, dass die maximalen Einsatztemperaturen höher liegen. Während Titanlegierungen nur bis etwa 500 °C eingesetzt werden können, da sie bei höheren Temperaturen zur Hochtemperaturkorrosion neigen, liegt die maximale Temperatureinsatzgrenze von Titanaluminiden bei etwa 800 °C. Wegen diesen hohen Einsatztemperaturen und der zusätzlich guten Beständigkeit gegenüber Hochtemperaturkorrosion, insbesondere Oxidation, werden Titanaluminide zur Gruppe der Hochtemperaturwerkstoffe gezählt. Anwendung finden diese Werkstoffe vorwiegend in der Automobilindustrie, der Energietechnik, der chemischen Industrie sowie in der Luftfahrt und Raumfahrt. Beispielsweise werden Ventile und Turboladerräder in Verbrennungsmotoren oder Turbinenschaufeln aus Titanaluminid gefertigt.

Die mechanischen und chemischen Eigenschaften sowie die Dichte hängen in hohem Maß von dem Aluminiumgehalt der Titanaluminide ab. Je nach Anteil liegt die Dichte der Titanaluminide in einem Bereich von etwa 3,8 bis 4,5 g/cm³. Zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften werden bei der Herstellung noch weitere Legierungselemente wie Chrom, Niob, Mangan, Vanadium, Tantal, Molybdän, Zirkonium oder Wolfram beigefügt. Ein Vorteil von Titanaluminiden gegenüber anderen Hochtemperaturwerkstoffen ist ihre geringe Dichte bei gleichzeitig guten Festigkeiten bis zu hohen Temperaturen. Somit lassen sich leichtere Bauteile für vergleichsweise hohe Einsatztemperaturen fertigen, was mit einer Erhöhung des Wirkungsgrades verbunden ist.

Synonym(e):

Ti-Al-Legierung

Englische Übersetzung(en):

titanium aluminid