Werkstoffentwicklung eines Schichtverbundes bestehend aus Titan und einem hochlegierten Edelstahl mit Hilfe des Kaltwalzplattierens

Schichtverbunde finden im zunehmenden Maße dort Anwendung, wo durch die maßgeschneiderte Kombination von Werkstoffeigenschaften deutliche funktionale und/oder ökonomische Vorteile gegenüber einem homogenen Material erwartet werden können. Von der Erkennung eines potenziellen neuen Anwendungsgebietes für einen neuen Werkstoffverbund über die Werkstoff- und Prozessentwicklung bis hin zur Anwendung ist ein langwieriger Entwicklungsprozess erforderlich, welcher sich über mehrere Jahre erstrecken kann. Diese Arbeit gibt einen umfassenden Überblick über die Werkstoffentwicklung eines kaltwalzplattierten Schichtverbundes, bestehend aus Reintitan (Grade 1) und einem hochlegierten Stahl (1.4404). Die untersuchte Werkstoffkombination bietet durch den verwendeten austenitischen Werkstoff sehr gute Festigkeits- und Umformeigenschaften bei einer durch den beteiligten Titanwerkstoff mitgebrachten hervorragenden Korrosionsbeständigkeit. Die Schwerpunkte der Untersuchungen dieses Schichtverbundes liegen in den Bereichen Diffusionsverhalten und Zwischen-schichtbildung, mechanische Eigenschaften, Haftungseigenschaften und Korrosionseigenschaften sowie Temperaturwechselbeständigkeit. Die Untersuchungen zeigen, dass der Schichtverbund unter industriellen Bedingungen kaltwalzplattiert werden kann und dass durch die anschließende Wärmebehandlung eine feste Bindung der Schichtverbundpartner realisiert werden kann. Die mechanischen Eigenschaften des Schichtverbundes entsprechen dabei denen eines reinen austenitischen Werkstoffes, was in Bezug auf die erreichbaren Umform- und Festigkeitswerte positiv ist. Die Haftung der Schichtverbundpartner kann nach Auswertung der qualitativen und quantitativen Messergebnisse dahingehend eingeschätzt werden, dass das Versagen der Bindeschicht mit dem Versagen des Gesamtsystems einhergeht. Damit kann eine vorzeitige Materialtrennung faktisch ausgeschlossen werden. Die Korrosionseigenschaften des Schichtverbundes speziell in maritimen Einsatzbereichen sind durch die Verwendung eines beidseitig auf den Austenit plattierten Titans als ausgezeichnet einzustufen. Zudem zeigt sich der Schichtverbund gänzlich unempfindlich gegenüber einer aufgebrachten schroffen Temperaturwechselbelastung. Mögliche Verwendungszwecke des Schichtverbundes liegen in Bereichen der chemischen Industrie sowie in verschiedenen maritimen Einsatzbereichen als Substitution von kostenintensiven Systemen aus Volltitan.