DE3880313T2

DE3880313T2 - RF-Plasmaverfahren zur Herstellung von mehrschichtigen verstärkten Verbundwerkstoffen.

Info

Publication number: DE3880313T2
Application number: DE88115084T
Authority: DE
Inventors: Paul Alfred Siemers
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1987-02-25
Filing date: 1988-09-15
Publication date: 1993-11-25
Anticipated expiration: 2008-09-16
Also published as: GR3007657T3; US4775547A; DE3880313D1; EP0358804B1; EP0358804A1; IL87836A

Description

Der Gegenstand des vorliegenden Patentes bezieht sich allgemein auf denjenigen der EP-A-0 358 799, EP-A-0 358 802 und EP-A-0 358 803.

Hintergrund der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Verbundstoffen aus verschiedenen Titanienlegierungen mit hochfesten Fäden bzw. Filamenten. Derartige Verbundstoffe können Schichten aus hochfesten Filamenten, wie beispielsweise SiC Fäden, zusammen mit dünnen Schichten aus Titan in der Form eines Schichtstoffes bzw. Laminats enthalten.
Es ist bekannt, daß Siliciumcarbidfilamente mit großer Festigkeit und mit hoher Temperaturtoleranz gebildet werden können. Es ist auch bekannt, daß Metallfolien aus Titan in Verbindung mit SiC-Filamenten verwendet worden sind, um SiC-verstärkte Verbundstoffe zu erzeugen, in denen die SiC- Filamente in einer Folie bzw. Schicht aus Titanlegierung eingebettet sind, die aus einer Anzahl von Folienschichten aufgebaut ist. Derartige SiC-verstärkte Titanlegierungs- Verbundszoffe sind als potentielle Materialien hoher Festigkeit bezeichnet worden, d. h. Materialien, die ein hohes Festigkeits/Gewichtsverhältnis aufweisen. Derartige Materialien werden als attraktiv zur Verwendung in zukünftigen Flugzeugtriebwerken, die große Schub/Gewichtsverhältnisse aufweisen, und in Flügelstrukturen von transatmospherischen Fahrzeugen gehalten. Es wird erwartet, daß derartige Titanlegierungsmatrix-Verbundstoffe und -Laminate Anwendung in gewundenen Rotoren und in Gehäusen und in anderen Anwendungsfällen mit Zwischentemperatur und hoher Beanspruchung finden werden.
Unter der bisherigen Praxis wurden Titanlegierungs-Verbundstoffe gefertigt durch Walzen des gewünschten Rohblockes der Titanlegierung auf eine etwa 0,20 - 0,25 mm (0,008 - 0,010 Zoll) dicke Folie bzw. Schicht. Die Folie wurde verwendet als abwechselnde Schichten in einem Aufbau von Titanlegierungsfolien und einer Anordnung von parallelen SiC- Filamenten, die mit einem sehr feinen Ti-Band zusammengehalten wurden, um eine vorverfestigte Anordnung zu bilden. Die Anordnung wird dann durch Heißpressen oder isostatisches Heißpressen (nachfolgend HIPing genannt) verfestigt. Es wurde festgestellt, daß eine extensive Filament-Fehlausrichtung in dem verfestigten Verbundstoff auftritt aufgrund großer Metallbewegungen, die während der Verdichtung des Metalls um die Filamente herum entwickelt werden.
Die Herstellung derartiger dünner Titanlegierungsfolien für die Fertigung eines derartigen Verbundstoffes kann sehr teuer sein. Dies gilt insbesondere, wenn die Titanlegierung bei Raumtemperatur nicht duktil ist. Eine Legierung, der diese Raumtemperatur-Duktilität fehlt, ist mit Niob modifiziertes Ti&sub3;Al. Diese Legierung kann nur zu Folien gewalzt werden, die etwa 0,51 mm (0,020 Zoll) dick sind. Um eine dünnere Folie zu erhalten, muß die dickere Folie elektrochemisch bearbeitet werden, um die gewünschte Dicke zu erhalten. Wenn die gewünschte Enddicke 0,25 mm (0,010 Zoll) beträgt, dann ist etwa die Hälfte des ursprünglichen Materials verloren.
Neuartige und einzigartige Strukturen werden gemäß der Erfindung gebildet durch Plasmasprüh- bzw. -spritzabscheidung von Titanbasis-Legierungen, die intermetallische Titan-Aluminium-Verbindungen enthalten, unter Verwendung von RF bzw. HF Plasmaspritzeinrichtungen.
Faserverstärkte Strukturen mit einem signifikant kleineren Beschädigungsmaß an den Filamenten ist in diesen neuartigen und einzigartigen Strukturen möglich.
Die Ausbildung von Plasmaspritzabscheidungen aus Titan und aus Legierungen und intermetallischen Verbindungen von Titan stellen mehrere Verarbeitungsprobleme dar, die unterschiedlich sind von den meisten anderen hochfesten Hochtemperaturmaterialien, wie beispielsweise die üblichen Superlegierungen. Eine Superlegierung, wie beispielsweise eine Nickelbasis- oder Eisenbasis-Superlegierung kann in Teilchen mit einer relativ kleinen Größe von etwa 37 um (-400 mesh) oder kleiner zerkleinert werden, ohne daß das Pulver eine signifikante Oberflächenabscheidung von Sauerstoff ansammelt. Eine Nickelbasis-Superlegierung in Pulverform mit einer Teilchengröße von weniger als etwa 37 um (-400 mesh) hat typisch von etwa 200 bis etwa 400 Teilchen pro Million (ppm) Sauerstoff. Eine pulverförmige Titanlegierung dagegen hat typisch eine 10fach höhere Sauerstoffkonzentration. Eine pulverförmige Titanlegierung von etwa 37 um (-400 mesh) wird zwischen etwa 2.000 und 4.000 ppm Sauerstoff haben.
Darüber hinaus wird Titanlegierungspulver mit einer Größe von weniger als 37 um (-400 mesh) als potentiell pyrophorisch bzw. luftentzündlich betrachtet und erfordert dementsprechend eine spezielle Behandlung, um das pyrophorische Verhalten zu vermeiden.
Es ist auch erkannt worden, daß die Duktilität von Titanlegierungen arnimmt, wenn die Konzentration von Sauerstoff und Stickstoff, die sie enthalten, zunimmt. Es ist demzufolge wichtig, den Sauerstoff- und Stickstoffgehalt von Titanbasis-Legierungen auf einem Minimum zu halten. Dies kann für feinzerteffite Pulver von Titanlegierungen sehr schwierig sein.
Die bekannte Plasmaspritztechnologie basiert primär auf der Verwendung von Gleichstrom-Plasmakanonen. Es ist erkannt worden, daß die meisten Plasmaspritzabscheidungen der Superlegierungen, wie beispielsweise Nickel- und Eisenbasis- Superlegierungen, eine relativ geringe Duktilität hatten, und daß diese Abscheidungen, wenn sie in ihrer abgeschiedenen Folienform waren, aufgrund der geringen Duktilität reißen, wenn sie um einen genügend spitzen Winkel gebogen werden.
Es wurde gefunden, daß die HF- bzw. RF-Plasmaeinrichtung Pulver mit einer viel größeren Teilchengröße spritzen kann als die konventionelle Gleichstrom-Plasmaeinrichtung. Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß Teilchengrößen mit einem wenigstens 3-fach größeren Durchmesser als demjenigen, der üblicherweise in Gleichstrom-Plasmaspritzeinrichtungen verwendet wird, als Plasmaspritzpartikel erfolgreich verwendet werden können und daß die Teilchengröße sogar 100 um bis 250 um und größer und sogar 10mal so groß wie das etwa 37 um (-400 mesh) Pulver sein kann, das zuvor in der Gleichstrom-Plasmaspritzpraxis verwendet wurde.
Diese Möglichkeit der Verwendung von größeren Pulverteilchen ist sehr wichtig für Metallpulver wie beispielsweise Titan, die einer Reaktion und Absorption von Gasen, wie beispielsweise Stickstoff und Sauerstoff, auf ihren Oberflächen ausgesetzt sind. Ein Grund besteht darin, daß die Oberfläche von Teilchen relativ zu ihrer Masse umgekehrt proportional zu ihren Durchmessern abnimmt. Dementsprechend führt eine dreifache Vergrößerung im Teilchendurchmesser zu einer dreifachen Verkleinerung in der Teilchenoberfläche des Volumens. Es wurde gefunden, daß ein Ergebnis darin besteht, daß die durch HF- bzw. RF Plasmaspritzen abgeschiedenen Strukturen aus Titanbasis-Legierungen, die mit Hilfe größerer Teilchen hergestellt sind, einen kleineren Sauerstoffgehalt haben, als er aufgrund er Kenntnis bekannter Praktiken zu erwarten war.
Der Begriff Titanbasis-Legierung, wie er hier verwendet wird, bedeutet eine Legierungszusammensetzung, in der Titan wenigstens die Hälfte der Zusammensetzung in Gewichtsteilen bedeutet, wenn die verschiedenen Legierungsbestandteile in Gewichtsteilen, wie beispielsweise Gewichtsprozent, angegeben werden.
Eine intermetallische Titan-Aluminium-Verbindung ist eine Titanbasis-Legierung, in der Titan und Aluminium in einem einfachen numerischen Atomverhältnis vorhanden sind und das Titan und das Aluminium in der Zusammensetzung in einer Kristallform verteilt sind, die etwa dem einfachen numerischen Verhältnis entspricht, wie beispielsweise 3:1 für Ti&sub3;Al, 1:1 für TiAl und 1:3 für TiAl&sub3;.
Ti&sub3;Al Zusammensetzungen, und insbesondere Ti-14Al-21Nb, haben Benutzungstemperaturen bis zu etwa 760ºC (1400ºF) im Vergleich zu den Benutzungstemperaturen von Titan-Legierungen wie beispielsweise Ti-6Al-4V von bis zu etwa 538ºC (1000ºF). Die Denutzungstemperaturen von TiAl liegen in dem Bereich von 926-981ºC (1700-180ºF).

Kurzangabe der Erfindung

Es ist demzufolge eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige Fertigungstechnik zu schaffen, durch die Verbundstrukturen aus Titanbasis-Legierungen und verstärkenden Filamenten mit einer geringen Fehlausrichtung der Filamente während der Verfestigung gebildet werden können.
Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Herstellen eines Tltanbasismetall-Verbundstoffes zu schaffen, der für eine einfache Verfestigung geeignet ist.
Eine andere Aufgabe besteht darin, einen Verbundstoff zu schaffen, der eine Titanbasismetallmatrix mit höchst wünschenswerten physikalischen Eigenschaften aufweist.
Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren zu schaffen, das zur Verwendung bei der Herstellung von Titanbasislaminaten mit Siliciumcarbid oder ähnlichen verstärkenden Filamenten geeignet ist.
Weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung teilweise deutlich und teilweise ist auf sie hingewiesen.
Gemäß ihren breiteren Aspekten werden Aufgaben der Erfindung gelöst durch
Anordnen einer ersten Anordnung (Array) von eng beabstandeten, bei hohen Temperaturen beständigen, verstärkenden Filamenten bzw. Fäden auf einer Substratoberfläche Bereitstellen eines Pulvers aus einer Titanbasis-Legierung mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von mehr als 100 um,
Hochfrequenz-Plasmasprüh- bzw. -spritzabscheiden des Pulvers auf und durch die erste Anordnung von Filamenten auf der Substratoberfläche, um eine erste Schicht zu bilden, die Oberflächenunregelmäßigkeiten aufweist, und die Filamente der ersten Anordnung wenigstens teilweise zu umschließen,
Anordnen einer zweiten Anordnung (Array) von eng beabstandeten, bei hohen Temperaturen beständigen, verstärkenden Filamenten auf der ersten Schicht,
Hochfrequenz-Plasmasprüh- bzw. -spritzabscheiden des Pulvers auf und durch die zweite Anordnung von Filamenten, um eine zweite Schicht zu bilden, die wenigstens teilweise die Oberflächenunregelmäßigkeiten der ersten Schicht füllt und wenigstens teilweise die Filamente der zweiten Anordnung umschließt.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Die nachfolgende Beschreibung der Erfindung wird besser verständlich, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen gelesen wird, in denen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung von einem System ist für eine Niederdruck-RF-Plasmabscheidung auf eine drehbare Platte als eine Plasmaspritz-Empfangsfläche;
Fig. 2 eine schematische Darstellung von einigen Einzelheiten einer Niederdruck-RF-Plasmakanonen- und Abscheidungseinrichtung ist;
Fig. 3 eine schematische Darstellung von einer planaren Substratplatte ist, die eine vorgeformte Folie trägt, auf der eine Plasmaspritzabscheidung hoher Dichte aus einer Titanbasis-Legierung gemacht worden ist.
Fig. 4 eine schematische Darstellung ähnlich derjenigen von Fig. 3 ist, die aber eine Anordnung von hochfesten Hochtemperaturfäden zeigt, die über dem Mittelabschnitt der in Fig. 3 dargestellten Abscheidung angebracht sind.
Fig. 5 eine schematische Darstellung ähnlich derjenigen von Fig. 4 ist, aber das Ergebnis der Plasmaspritzabscheidung einer Titanbasis-Legierung in und auf die Anordnung von hochfesten Hochtemperaturfäden zeigt, die gemäß Fig. 4 angebracht sind;
Fig. 6 ein schematisches Schnittbild von einer erfindungsgemäßen Verbundstruktur, nach einem Schnitt entlang der Linie 6-6 in Fig. 5, ist;
Fig. 7 eine Mikrofotografie von einem Schnitt von einem einzelnen Siliciumcarbidfilament ist;
Fig. 8 eine Mikrofotografie von einem Schnitt von einer durch Plasma gebildeten Folie aus einer Titanbasis-Legierung ist, die darin eine Anordnung von Filamenten enthält und den Grad der Unregelmäßigkeit der Oberfläche der durch Plasmaspritzen abgeschiedenen Schicht darstellt;
Fig. 9 eine Mikrofotografie von einer Anordnung von Siliciumcarbidfilamenten in einer Titanbasismetallmatrix im Zustand wie gespritzt ist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Eine Niederdruck-Hochfrequenz-Plasmaspritz- Abscheidungseinrichtung 10 ist aus einem Tank 12 mit zwei entfernbaren Endkappen 14 und 16 und den zugeordneten Einrichtungen aufgebaut, die in Fig. 1 dargestellt sind. Der Tank kann eine Länge von etwa 1,5 m (5 Fuß) und einen Durchmesser von etwa 1,5 m (5 Fuß) haben.
An der Oberseite des Tanks 12 sind Maßnahmen getroffen zum Einführen einer HF- bzw. RF-Plasmakanone in den Oberteil des Tanks durch eine Öffnung, die dadurch ausgebildet ist, daß eine Öffnung geschnitten und ein Kragen 18 an der Oberseite des Tanks entlang einem Saum 20 angeschweißt wird. Die in den Tank eingeführte RF-Kanone wird in einem Behälter in der Form eines umgekehrten Huts angeordnet. Der Hut hat Seitenwände 22 und eine Bodenwand 24 und hat einen Rand 28, der auf dem Kragen 18 sitzt, um durch bekannte Techniken eine hermetische Abdichtung zu bilden.
Die Kanone 30 selbst wird in Verbindung mit Fig. 2 näher beschrieben. Die Kanone ist an der Bodenwand 24 des die Form eines umgekehrten Huts aufweisenden Behälters 26 angebracht und wird mit HF-Energie und auch Gas und Pulver versorgt, das in einem Trägergas mitgerissen wird.
Eine HF-Spannungsversorgung 32 liefert die Energie für die Kanone 30 über Leitungen 34 und 36. Nähere Einzelheiten ihres Betriebs werden in Verbindung mit Fig. 2 gegeben.
Gas wird dem Inneren der Kanone 30 von einer Gasquelle 40 durch eine Leitung 38 zugeführt. Die Gasversorgungseinrichtung 38 ist repräsentativ für Mittel zum Zuführen von Wasserstoffgas oder Heliumgas oder Argongas oder irgendeine Mischung von Gasen, wie es für die kommerziell erhältliche Plasmakanone erforderlich ist, wie beispielsweise ein TAFA Modell 66, das in Verbindung mit den nachfolgenden Beispielen verwendet ist. Die speziellen verwendeten Gase hängen von dem Material ab, das plasmagespritzt werden soll, und die speziellen Gase, die verwendet werden sollen, sind allgemein bekannt. Weiterhin wird Pulver, das in einem Trägergas mitgerissen wird, der Plasmakanone von einer Pulverzufuhreinrichtung 42 über eine Rohrleitung 44 zugeführt.
Ein kleiner Druck von 266-533mbar (200-400 torr) wird in dem Tank 12 durch eine Pumpe 50 aufrechterhalten, die über ein Ventil 48 und eine Leitung 46, die mit dem Tank 12 verbunden ist, wirksam wird.
Ein Problem eines Lichtbogens, der von dem Plasma gegen die Wandinnenteile überschlägt, wurde untersucht und gelöst, in dem eine konische Metallabschirmung 52 angebracht wurde, die sich von der Kanone nach unten erstreckt, und durch die Verwendung von Gasstrahlen 54, die um die Plasmaflamme aus der Kanone 30 herum angeordnet sind. Gas wurde den Strahlen entlang der Rohrleitung 56 von der äußeren Gasversorgungseinrichtung 60 zugeführt. Die Strahlen werden durch Gas gebildet, das durch Öffnungen strömt, die durch ein ringförmiges Rohr gebohrt sind, das unterhalb der konischen Abschirmung 52 angeordnet ist. Das angedeutete Rohr 58 dient als ein Verteiler für das Gas und sorgt auch für die in den Boden gebohrten Öffnungen, aus denen die Gasstrahlen 54 austreten.
Der Gegenstand, der als derjenige dargestellt ist, der durch die Plasmaspritzabscheidung überzogen werden soll, ist eine Platte 63, die durch einen Befestigungsbolzen 70 an dem Ende eines Arms 64 gehalten ist, der sich durch die eine Endkappe 16 des Tanks 12 erstreckt. Der Arm 64 ist in der Endkappe 16 hermetisch abgedichtet durch eine Buchse 66, die in dem Kasten 68 angebracht ist. In dem Kasten 68 sind übliche Mittel vorgesehen für eine vertikale Positionierung der Buchse 66, bevor die Einrichtung evakuiert wird. Die Stange kann angehoben oder abgesenkt werden, damit die Position der Platte 63 oder eines anderen Körpers, der an dem Ende der Stange 64 befestigt ist, in geeigneten Positionen eingestellt werden kann für ein Überzugsverfahren, das vor der Evakuierung des Tankes auszuführen ist.
Während die Plasmaspritzabscheidung läuft, ist eine gleitende laterale Positionierung der Platte durch Einschieben oder Herausziehen der Stange 64 durch die Buchse 66 ebenfalls möglich. Die Platte kann gedreht werden, indem auf den äußeren Abschnitt der Stange 64 durch übliche Mittel eine Drehbewegung ausgeübt wird.
Es wird nun auf Fig. 2 eingegangen, um eine detailliertere Beschreibung der Plasmakanone und ihres Betriebs zu geben.
Die in den Figuren 1 und 2 gezeigten Elemente, die die gleichen Bezugszahlen tragen, sind die gleichen Elemente. Aus Fig. 2 wird deutlich, daß die Kanone 30 elektrische HF - bzw. RF-Versorgungseinrichtungen 34 und 36 hat, die die gleichen sind, die in Fig. 1 dargestellt sind. Diese Einrichtungen sind bekanntermaßen hohle Rohre, die die HF-Energie führen und die auch Wasser nach und von der Kanone zur Wasserkühlung führen. Wasserkühlung ist erforderlich aufgrund der hohen Temperaturen von 10.000 bis 20.000ºK, die in der Kanone erzeugt werden.
Weiterhin sind die Gasversorgungseinrichtung 38 und die Pulverversorgungseinrichtung 44 in einer Zufuhrrelation zu den Elementen der Kanone 30 angeordnet, wie dies auch in Fig. 1 der Fall war.
Die Kanone 30 ist mit einem Gehäuse versehen, das eine geschlossene Wand 82, Seitenwände 84 und eine untere Öffnung 86 aufweist, aus der die Plasmaflamme herausführt.
Die Pulverversorgungseinrichtung 44 ist ein dreiwandiges Rohr mit einem hohlen innersten Mittelrohr für die Zufuhr von Pulver und Trägergas. Die Dreifachwand ist aus einem Satz von drei konzentrischen Röhren aufgebaut, wobei eine Kühlflüssigkeit, wie beispielsweise Wasser, in einer Kühlrelation in den inneren und äußeren Kanälen zwischen den konzentrischen Röhren der Pulverzufuhrleitung 44 strömt.
Das Gas wird von der Einrichtung 38 in den Oberteil der Kammer 88 in der Kanone 30 und oberhalb der Zone in der Kammer 88 eingespritzt, wo das Plasma gebildet wird. Das Plasma selbst wird gebildet, indem die Hochfrequenzleistung dem Gas in der Kammer 88 aufgedrückt wird. Ein geeigneter Frequenzbereich ist von 2 bis 5 MHz, und das untere Ende dieses Bereiches wird bevorzugt.
Die RF-Leistung wird durch die Leitungen 34 und 36 einer wendelförmigen Spule zugeführt, die konzentrisch auf die Seitenwände 84 der Kanone 30 aufgebracht ist, wobei einzelne Stränge 80 in dem Schnitt gemäß Fig. 2 sichtbar sind. Die RF-Spule, die sich aus den Strängen 80 zusammensetzt, ist von der Kammer 88 und dem Plasma 90 durch ein Quarzrohr 92 getrennt, das als eine Auskleidung in der Kanone 30 angebracht ist. Es wurde gefunden, daß eine wassergekühlte Kupferauskleidung 94, die aus einem Ring wassergekühlter Finger aufgebaut ist, den Betrieb der Kanone bei höheren Leistungen unterstützt.
Der Raum zwischen den Kanonenwänden 94 und dem Quarzrohr ist mit Wasser geflutet, so daß die Spulen in Wasser sind und so daß die eine Seite des Quarzes direkt wassergekühlt ist.
Eine Ausgangs-Leitanordnung 96 unterstützt die Orientierung der Flamme der Plasmakanone 30. Das Plasma 90 erstreckt sich von der Unterseite der Kanone nach unten in eine wärmeliefernde Relation zu der Platte 63, die an dem Ende der Stange 64 durch einen Bolzen 70 angebracht ist.
Wie bereits ausgeführt wurde, ist die Kombination der Abschirmung 52 aus rostfreiem Stahl und den Gasstrahlen 54 erfolgreich, einen Lichtbogenüberschlag oder einen Rückschlag von dem Plasma zu den Wänden des Behälters der Niederdruck-Plasmaabscheidungseinrichtung 10 zu verhindern, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist.
Im Betrieb wird ein Gas oder eine Kombination von Gasen durch die Versorgungseinrichtung 38 in die Kammer 88 geleitet, und der Druck dieses Gases wird auf einem niedrigen Wert von etwa 250 torr durch den Betrieb der Vakuumpumpe 50 gehalten, die über das Ventil 48 und die Rohrleitung 46 auf die in dem Tank 12 enthaltene Niederdruck-Plasmaabscheidungseinrichtung wirksam wird. Der Tank selbst hat eine Länge von etwa 1,5 m (5 Fuß) und auch einen Durchmesser von etwa 1,5 m (5 Fuß). Den Strängen 80 der Spule wird eine Hochfrequenzleistung auf gedrückt, um das durch das Rohr 38 in das Gehäuse strömende Gas anzuregen. Ein Plasma 90 wird in dem Gehäuse der Kanone 30 erzeugt. Das Plasma erstreckt sich von dem Gehäuse nach außen und erhitzt die Oberfläche der sich drehenden Platte 63. Die Temperatur des Plasmas beträgt etwa 10.000 bis 12.000ºK.
Pulverpartikel, die in einem Trägergas mitgerissen werden, werden in das Plasma durch das Rohr 44 eingeführt. Die Wärme des Plasmas 90 ist genügend groß, um ein Schmelzen der Partikel zu bewirken, wenn sie sich durch das Plasma bewegen, und sie werden dann als flüssige Tröpfchen auf der Oberfläche der Platte 63 abgeschieden. Es wurde gefunden, daß das Plasma aus der RF-Kanone, wie sie vorstehend beschrieben wurde, Teilchen mit einem relativ großen Durchmesser von mehr als 100 um schmilzt und bewirkt, daß sie sich aus einem im wesentlichen flüssigen Zustand auf einer Empfangsfläche abscheiden.
Das Vakuumsystem wird betätigt, um einen Druck von etwa 333 mbar (250 torr) in der Niederdruck-Plasmaabscheidungskammer innerhalb des Behälters 12 beizubehalten. Die Platte 63 kann innerhalb der evakuierten Kammer gedreht werden, wenn das Plasma verwendet wird, um Teilchen in geschmolzene Tröpfchen zu schmelzen, die auf den Plattenoberflächen abgeschieden werden sollen. Vorzugsweise wird die Platte stationär gehalten und in rechten Winkeln zu der Strömung der Teilchen positioniert, die durch das Plasma strömen.
Der Pulverzuführmechanismus 42 ist eine übliche, im Handel erhältliche Vorrichtung. Ein bestimmtes Modell, das bei der Ausführung dieser Erfindung verwendet wurde, war eine Pulverzuführeinrichtung, die von der Firma Plasmadyne Inc.; Kalifornien, hergestellt wird. Sie ist mit einem Kanister auf der Oberseite ausgerüstet, der das Pulver enthält. Ein Rad an der Unterseite des Kanisters dreht sich, um Pulver in einen Pulverzufuhrschlauch 44 einzugeben. Das Pulver wird dann durch das Trägergas aus der Pulverzufuhreinrichtung entlang dem Schlauch 44 zu der Kammer 88 der Kanone getragen.
Ein typischer Durchlauf kann unter den folgenden Bedingungen ausgeführt werden:
Eine Eingangsleistung von 60 Kilowatt,
ein Tankdruck von 333 mbar (250 torr)

Gasströmungsgeschwindigkeiten für ein TAFA Modell 66:

Radial, Argon 117 l /min.
Wirbel, Wasserstoff 5 l /min.
Wirbel, Argon 16 l /min.
kalter Argonstrahl 106 l /min.

Partikelinjektion:

Träger Helium 5 l /min.
Pulver, Ti-Easislegierung 210 - 250 um
Injektionspunkt über Düse 7,45 cm

Abscheidungsdaten:

Zielmaterial vorgeformte Stahlfolie
Zielgröße Platte etwa 101 x 127 mm (4" x 5")
Ziel-Düsen-Abstand 292,1 mm (11,5")
Vorheizzeit 10 min.
Abscheidungszeit 10 min.
Abscheidungsgeschwindigkeit 30 g /min.
Massenabscheidungswirkungsgrad 90 - 95 %
Als nächstes wird auf Fig. 3 eingegangen, in der eine Platte 126, die als ein Substrat in einer Niederdruck-Plasmaabscheidungseinrichtung dient, in einer perspektivischen Ansicht dargestellt ist.
Die Platte 126 ist in einer Weise, die bei 63 in Fig. 1 dargestellt ist, in einer Lage gehaltert, um durch Plasmaspritzen abgeschiedenes Titanmetall in einer Niederdruck- Plasmaabscheidungseinrichtung aufzunehmen, wie es ebenfalls in dieser Figur dargestellt ist.
Die Platte 126 Ist mit einer vorgeformten Folie 100 überdeckt, die über und um die Platte herum angebracht ist und deren Enden und Ränder unter die Rückseite der Platte umgefaltet sind.
Eine Folie 102 aus dichtem Titanmetall ist durch Niederdruck-RF-Plasmaabscheidung, wie es vorstehend beschrieben wurde, auf der Fläche der vorgeformten Folie 100 abgeschieden und bildet ein Substrat für weitere Abscheidungen auf der mit einer Folie überdeckten Platte 126.
Gemäß Fig. 4 ist eine Matte 104 aus im engen Abstand angeordneten, hochfesten Fäden, wie beispielsweise Siliciumcarbid-Fäden, auf der durch Plasma gebildeten Folie 102 auf der Platte 126 angeordnet. Die in engem Abstand angeordnete Matte 104 aus Fäden bzw. Fasern kann vorgeformt sein und kann als eine vorgeformte Einheit auf der Oberfläche der durch Plasma abgeschiedenen Titanfolie 102 angeordnet sein. Tatsächlich können diese Matten in einem engen Abstand bei etwa 130 Strängen pro 25,4 mm (Zoll) angeordnet sein und können an Titanmetallbändern angeheftet sein, die quer zu den Fasersträngen verlaufen, so daß die Matte gehandhabt und zu einer Oberfläche, wie beispielsweise 102 in Fig. 4, übertragen werden kann.
Ein derartiges Filament wurde von der Avco Company erhalten und ist unter der Handelsbezeichnung SCS-6 bekannt. Dieses Filament war eines von denjenigen, das bei den Untersuchungen verwendet wurde, die zu der Erfindung führten. Dieses SCS-6 SiC-Filament wurde von Avco als ein einzelnes Filament auf einer Spule von kontinuierlichem Filament erhalten.
Dieser Filamenttyp hat einen Kohlenstoffkern mit einem Durchmesser von 30 um, auf dem Siliciumcarbid durch chemische Dampfabscheidung überzogen ist. Der Überzug aus SiC ist 55 um dick.
Die äußere Oberfläche des SiC-Überzugs hat zwei 1,0 bis 1,5 um dicke pyrolytische Kohlenstoffschichten, um dem Filament einen Gesamt- oder Totaldurchmesser von etwa 142 um zu geben. Eine Mikrofotografie von einem Schnitt durch ein derartiges Filament ist in Fig. 7 gezeigt.
Ein Kohlenstoffkern in der Mitte des Filaments dient als ein Substrat für die Abscheidung des SiC, das der strukturelle Teil des Filaments ist. Die äußeren Kohlenstoffoberflächenschichten sollen eine Wechselwirkung zwischen dem SiC und dem Matrixmaterial des Verbundstoffes minimieren.
Als Teil seiner Qualitätskontrolle hat der Hersteller die Zugfestigkeit des Filaments auf der Spule mit 3.150 MPa gemessen, was 450 ksi äquivalent ist. Die Festigkeit der Filamente war somit etwas kleiner als die Werte von 3.450 und 4.140 MPa, die im allgemeinen für diesen Filamenttyp angegeben werden.
Der Hersteller, Avco Corp., gab einen Wert des Moduls der SCS-6 Filamente mit 500 GPa an.
Die Filamente, wie sie vorstehend beschrieben sind, können gemäß den Lehren von einem oder mehreren der folgenden Patente hergestellt werden, die auf die Avco Corp. übertragen sind: 4,068,637; 4,127,659; 4,481,257; 4,315,968; 4,340,636 und 4,415,609.
Eine Hochfrequenz-Plasmakanone ist im Handel erhältlich und kann beispielsweise von der TAFA Corp., Kalifornien, USA, erhalten werden. Beispielsweise kann ein TAFA Modell 66 verwendet werden.
Der Verbundstoff, der in der oben beschriebenen Weise gebildet ist, wird als ein Substrat verwendet zum Anbringen einer zusätzlichen Matte oder Matten aus hochfesten Hochtemperaturfasern und der Plasmaabscheidung einer zusätzlichen Schicht oder Schichten aus Titanbasislegierung, um die Verbundstruktur zu einer Vielschichtstruktur aus abwechselnden Schichten aus Fäden bzw. Fasern und durch Spritzen abgeschiedenes Titanbasismetall aufzubauen.
In Fig. 5 ist eine durch Vorkompaktion verdichtete Verbundstruktur dargestellt, die aus wenigstens zwei äußeren, durch Plasma abgeschiedenen Schichten aufgebaut ist und die zwischen den Schichten wenigstens zwei Matten aus hochfesten, verstärkenden Hochtemperaturfilamenten aufweist. Die obere Schicht 110 ist in der Figur sichtbar. Die Filamente sind wenigstens teilweise durch die oberste Schicht aus durch Plasmaspritzen abgeschiedene Titanbasis-Legierung umschlossen.
Das Umschließen der Fäden bzw. Fasern in der durch Plasma abgeschiedenen Titanbasis-Legierung wird aus der Darstellung in Fig. 6 deutlicher. Fig. 6 ist ein Schnittbild der Struktur gemäß Fig. 5 entlang der Linie 6-6 in Fig. 5.
In Fig. 6 ist die Platte 126 schematisch als durch einen Flansch 125 gehaltert dargestellt, der an der Platte 126 angebracht ist. Der Flansch 125 wird durch eine Halterungsstange 70 gehalten, die ihrerseits an dem Stab 64 befestigt ist, der seinerseits an einer Indexiereinrichtung außerhalb der Niederdruck-Plasmaabscheidungseinrichtung angebracht und in der Figur nicht dargestellt ist.
Die Platte 126 hat eine vorgeformte Folie 100, die um die Platte angebracht und unter und gegen die Rückseite der Platte gefaltet ist. Es ist eine erste durch Plasma abgeschiedene Titanbasis-Legierungsschicht 102 gezeigt, wie sie auf der vorgeformten Folie 100 gebildet und abgeschieden ist. Eine derartige Schicht kann die unregelmäßigen Oberflächencharakteristiken von derartigen durch Plasma gebildeten Abscheidungen aufweisen, wie sie in Fig. 7 dargestellt sind. Über der Titanlegierungsschicht 102 liegt eine erste Filamentschicht 104 aus hochfesten Hochtemperaturfilamenten, die mit der durch Plasma abgeschiedenen Titanlegierung in Eingriff sind. Eine Mikrofotografie eines Schnitts eines hochfesten Siliciumcarbidfilaments, wie es vorstehend beschrieben ist, Ist in Fig. 7 dargestellt.
Die Schicht 104 ist in einer durch Plasma abgeschiedenen, darüberliegenden Schicht aus Titanbasis-Legierung 106 eingeschlossen. Die Schicht 106 hat eine rauhe, obere Fläche, genauso wie die ursprüngliche, durch Plasma abgeschiedene Schicht eine rauhe, obere Fläche hatte. Auf dieser rauhen Oberfläche ist eine zweite Filamentschicht 108 abgeschieden. Nach der Abscheidung der Filamentschicht 108 wird die Struktur wieder in die Niederdruck-RF-Plasmaabscheidungseinrichtung eingebracht, und eine dritte Schicht aus Titanbasis-Legierung wird abgeschieden, um so die zweite Filamentschicht einzubetten.
Die Schichten 102 und 110 sind in der Figur zur Klarheit der Darstellung als getrennte folienähnliche Schichten dargestellt. Diese Schichten können sich jedoch mit den metallhaltigen und Filamente enthaltenden Schichten 104 und 108 vermischen, so daß in einem tatsächlichen Produkt keine klare Trennung der Schichten, wie sie gezeigt ist, besteht.
In der Tat ist es eines der Merkmale der Erfindung, daß es als möglich gefunden wurde, eine gute Verbindung (Bonden) zwischen oberen und unteren durch RF-Plasma abgeschiedene Schichten aus Titanbasis-Legierungen zu bilden, obwohl die obere Schicht mit einem Gewebe oder einer Matte aus Filamenten gebildet ist, die zu der Zeit der Bildung der oberen Schicht über der unteren Schicht liegt.
Obwohl der Aufbau einer vielschichtigen Verbundstruktur von durch Fäden bzw. Fasern verstärkter Titanbasis-Legierung auf einer ebenen Platte ausgeführt werden kann, wie es vorstehend beschrieben wurde, so ist es für einige Operationen vorzuziehen, eine derartige Vielschichtstruktur auf einer Trommel aufzubauen.

Beispiel 1

Eine derartige Struktur, die auf einer Trommel aufgebaut wurde, wird hier beschrieben. Die verwendete Trommel war eine 101,6 mm (4 Zoll) breite Trommel mit einem Durchmesser von 177,8 mm (7 Zoll), die auf einem Bolzen angebracht war. Sie wurde in der Einrichtung, die in den Figuren 1 und 2 beschrieben ist, anstelle der Platte 63 verwendet.
Die Trommel wurde zunächst mit einer vorgeformten Metallfolie überzogen, die groß genug war, um vollständig um die einen Durchmesser von 177,8 mm (7 Zoll) aufweisenden Trommel herumgewickelt und über die Kanten der Trommel umgefaltet zu werden. Die mit Folie umwickelte Trommel wurde dann mit Fäden umwickelt, wie es vorstehend beschrieben wurde, wobei 132 Fäden pro 25,4 mm (Zoll) auf die Folie gewickelt wurden. Diese Struktur wurde dann HF-plasmagespritzt mit großen Teilchen bzw. Partikeln aus Titanbasis-Legierung von über 100 um, um zwischen die Filamente zu gelangen und diese zu überziehen und eine mit Filamenten gefüllte Schicht aus Titanbasis-Legierung zu bilden. Diese erste Schicht drang zwischen die Filamente ein, um die Filamente wenigstens teilweise zu umschließen, und sie hatte eine rauhe äußere Oberfläche, wie sie für derartige durch RF- Plasmaspritzen abgeschiedene Titanbasis-Legierungsschichten charakteristisch gefunden wurde. Eine erste Schicht aus einer HF-plasmagespritzten Titanbasis-Legierung, in der eine Matte aus verstärkenden Filamenten eingebettet ist und die eine rauhe obere Fläche aufweist, ist in Fig. 8 dargestellt. Eine Betrachtung der Mikrofotografie dieser Figur macht deutlich, daß die einzelnen Fäden die Form haben, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist.
Nach der RF-Plasmaabscheidung der ersten Titanbasismetall- Legierung wurde die Trommel aus der Plasmaspritzeinrichtung herausgenommen. Der Mittelabschnitt der überzogenen Oberfläche der Trommel wurde mit einer Matte von Filamenten mit einem Abstand von 132 pro 25,4 mm (Zoll) bewickelt.
Die Trommel wurde dann wieder in die Plasmaspritzeinrichtung, wie sie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, eingebracht und durch ihren integralen Bolzen an dem Ende der Stange 64 für eine Drehung unterhalb der Plasmakanone 30 befestigt.
Die äußere Oberfläche der Trommel wurde dann HF-plasmagespritzt mit Teilchen mit einer durchschnittlichen Teilchengröße von über 100 um aus einer Titanbasis-Legierung und speziell aus Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo, einer Zusammensetzung, die, in Gewichtsteilen, sechs Teile Aluminium, zwei Teile Zinn, vier Teile Zirkon, zwei Teile Molybdän und den Rest Titan enthält. Das Spritzen wurde durchgeführt, um eine zweite Schicht von fasernverstärkter Titanbasis-Legierung auf der Trommel abzuscheiden.
Nach der Abscheidung der zweiten Titanschicht wurde die zweischichtige Abscheidung von dem Rad entfernt, von der vorgeformten Folie abgetrennt und zur Untersuchung zerschnitten. Es wurde eine Mikrofotografie von einem Schnitt durch die zweischichtige Abscheidung hergestellt, und dieser Schnitt ist in Fig. 9 dargestellt.
Die Mikrofotografie gemäß Fig. 9 wurde aus dem Querschnitt des entstehenden kompakten Körpers hergestellt, um die Anordnung (Array) von verstärkenden Fäden bzw. Fasern und die Art und Weise zu zeigen, in der sie durch RF-Plasmaspritzen abgeschiedenen Legierung Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo eingebettet sind. Das Hauptgewicht der Mikrofotografie gemäß Fig. 9 besteht darin, die Durchdringung des Titan-6242-Metalls durch die Filamente, die in einem ziemlich guten Abstand angeordnet sind, und auch den Füllgrad in den Ritzen und anderen Unregelmäßigkeiten der rauhen Oberfläche an der Oberseite der ersten durch Plasma gebildeten Folie zu zeigen.
Aus der Mikrofotografie gemäß Fig. 9 wird deutlich, daß die zweite Schicht oder die Matte aus Filamenten oberhalb der rauhen Oberfläche der ersten abgeschiedenen Folie getragen wurde.
Es ist jedoch in Fig. 9 wenig Anzeichen bezüglich der rauhen Oberfläche zurückgeblieben, auf der die zweite Filamentschicht getragen wird, wenn die zweite Folie aus durch RF-Plasma abgeschiedenes Titanbasismetall gebildet wurde. Dies liegt daran, daß erfindungsgemäß die RF-Plasmaspritzabscheidung durch und zwischen die Filamente dringt, um die Ritzen und Vertiefungen in der rauhen Oberfläche der unteren Folienschicht wenigstens teilweise auszufüllen.
Nachdem die zwei Metallschichten, insbesondere die ersten und zweiten Schichten, durch Plasmaspritzabscheiden des Metalls gebildet worden sind, hat der kompakte Körper einen relativ kleinen Wert an Porösität. Dieser kleine Wert wird erreicht, weil das Plasmaspritzabscheidungsverfahren gemäß der Erfindung relativ flüssige Metalltröpfen an die Struktur liefert. Diese Tröpfen können durch die Schicht von im Abstand angeordneten Verstärkungsfilamenten dringen und können das Metall der Folie unterhalb der Filamentschicht benetzten. Obwohl also die obere Fläche von jeder Folie rauh ist, wenn sie gebildet wird, wie es teilweise aus Fig. 8 hervorgeht, durchdringen die Metalltröpfchen die Anordnung von verstärkenden Filamenten und füllen wenigstens teilweise den größten Teil der Ritzen der rauhen Oberfläche unterhalb der Filamentschicht, weil das HF- bzw. RF-Plasma eine Flüssigkeit mit hoher Temperatur liefern kann.
Zusätzlich umgeben die heißen flüssigen Metalltröpfchen die einzelnen Filamentstränge und bilden eine wirksame massive Metallummantelung, die sich unterhalb, oberhalb und um die Filamente herum erstreckt. Es verbleibt zwar eine gewisse Porösität, aber der Wert der Porösität des Metalls, wie es abgeschieden wurde, ist relativ klein im Vergleich zu der Struktur, die gebildet werden würde, wenn ein Versuch gemacht würde, einen äquivalenten kompakten Körper unter Verwendung der Gleichstrom-Plasmaspritztechnologie und des feiner zerteilten Metallpulvers aufzubauen, das in einer derartigen Gleichstrom-Plasmaspritzabscheidungtechnik verwendet werden muß.
Der vergleichsweise kleinere Porösitätswert der zwei abgeschiedenen, faserverstärkten Schichten von einem Kompaktkörper, der in der oben beschriebenen Weise hergestellt ist, ist in der Mikrofotografie gemäß Fig. 9 dargestellt. Die Mikrofotografie zeigt einen Schnitt von einer durch RF- Plasma gebildeten Titanbasismetallstruktur mit zahlreichen Schichten aus verstärkenden Filamenten, die im wesentlichen wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde. Ein Unterschied ist der, daß die ursprüngliche Schicht, die bei der Bildung des Kompaktkörpers verwendet wurde, nicht eine durch RF-Plasma abgeschiedene Folie mit rauher Oberfläche war, sondern eine vorgeformte Folie aus einem anderen Metall mit einer glatten Oberfläche war.
Für die in Fig. 9 gezeigte Struktur war die erste Schicht, die auf der vorgeformten Folie angeordnet werden sollte, eine Schicht aus ausgerichteten Filamenten. Diese Filamente sind Siliciumcarbidfilamente, die, wie vorstehend beschrieben und in der Mikrofotografie gemäß Fig. 7 dargestellt, hergestellt sind. Weiterhin wird nach Abscheidung der ersten Titanbasismetallschicht mit ihrer rauhen oberen Fläche eine zweite Matte aus Filamenten angeordnet, indem Filamente über die rauhe Fläche der ersten Metallabscheidung gewickelt werden.
Weiterhin können die Tröpfchen des geschmolzenen Metalls, die die zweite Schicht bilden, auf wirksame Weise an der oberen Fläche der unteren Schicht anhaften und sich mit dieser verbinden, um das Erscheinungsbild von getrennten Schichten wirksam zu eliminieren. Weiterhin benetzen die flüssigen Tröpfchen des durch RF-Plasma abgeschiedenen Metalls effektiv die verstärkenden Filamente und fließen um diese herum, so daß die einzelnen Filamente wenigstens an einem Abschnitt ihrer Länge vollständig mit Metall umgeben sind und somit wenigstens teilweise in dem Titanbasismetall eingebettet sind. Diese Erscheidung, daß das Titanbasismetall effektiv eine Ummantelung um Abschnitte der verstärkenden Filamente herum bildet, wird aus der Konfiguration des Titanbasismetalls in Relation zu der oberen Schicht von Filamenten gemäß Fig. 9 deutlich.
Ein deutlicher Vorteil der Konfiguration des Matrixmetalls in Relation zu den verstärkenden Filamenten, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, besteht darin, daß eine nur geringfügige Bewegung des Metalls erforderlich ist während einer Verfestigung der Struktur zu einem vollständig dichten Gegenstand. Es ist zu ersehen, daß die Fehlstellen in dem Titanmatrixmetall der Abscheidung gemäß Fig. 9 eine relativ kleine Größenordnung haben in Relation zu der Masse des Titanbasismetalls der Matrix. Eine Verfestigung des Kompaktkörpers, wie in Fig. 9 dargestellt, durch konventionelle Techniken, wie beispielsweise isostatisches Heißpressen (HlPing), in eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufweisenden Strömungsmitteln führt zu einer Eliminierung der Fehlstellen, wie sie in Fig. 9 sichtbar sind. Die geringere Bewegung des Metalls, die für eine Verfestigung erforderlich ist, hat auch eine geringere Bewegung der Filamente zur Folge. Diese geringeren Bewegungen der verstärkenden Filamente ist auch höchst vorteilhaft bei der Beibehaltung der Filamentausrichtung während der Verfestigung.
Weiterhin kann eine geringere Abnutzung der Oberfläche der Filamente auftreten, wenn die Filamente in dem Matrixmetall im wesentlichen eingeschlossen sind, bevor die Verfestigung beginnt, als sie beispielsweise auftritt, wenn der Verbundstoff aus einem Vielschicht-Sandwich von Filamentmatten und vorgeformten Folien gebildet wird, wobei sich die Folien und Filamentmatten in dem Sandwichkörper abwechseln. Eine Verfestigung der Folien hat eine Bewegung des Metalls der Folie gegen und über die Filamentoberflächen zur Folge, wenn sich das Metall von seiner ursprünglichen Folienkonfiguration in seine endgültige Matrixkonfiguration ändert. Es kann dann eine gewisse Beschädigung an den Filamentoberflächen entstehen.
Eine derartige Beschädigung wird gemäß der Erfindung verkleinert, da der Grad an Bewegung des Metalls verkleinert wird und das Metall von Beginn an einen hohen Grad an Kontakt mit den Filamentoberflächen hat, wie es aus der in Fig. 9 dargestellten Relation von Metall zu Filament deutlich wird.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen eines faserverstärkten Titanbasislegierungs-Verbundteils hoher Festigkeit, das enthält:

Bereitstellen der Titanbasislegierung in Pulverform mit Teilchengrößen größer als 100 um,

Hochfrequenz-Plasmasprühabscheiden des Pulvers auf einer Empfangsfläche, um eine erste Schicht hoher Dichte der Titanbasislegierung zu bilden,

Anordnen einer Matte von Faserverstärkung auf der hochdichten Schicht,

Hochfrequenz-Plasmasprühabscheiden des Pulvers in und auf die Faserverstärkungsfolie, um eine zweite Schicht hoher Dichte auszubilden, die mit der ersten hochdichten Schicht als ein Verbundteil verbunden bzw. gebondet ist,

Anordnen wenigstens einer weiteren zusätzlichen Matte aus Faserverstärkung auf der zweiten Schicht hoher Dichte,

Hochfrequenz-Plasmasprühabscheiden des Pulvers in und auf die zusätzliche Faserverstärkung, um eine dritte Schicht hoher Dichte auszubilden, die mit der zweiten hochdichten Schicht verbunden bzw. gebondet ist, und

Erhitzen und isostatisches Pressen des Verbundteiles, um dessen Inhalt auf eine hohe Dichte zu verdichten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Faserverstärkung aus Siliziumkarbidfasern besteht.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Titanbasislegierung Ti-6Al-4V ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Titanbasislegierung Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Titanbasislegierung Ti&sub3;Al ist.

6. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Titanbasislegierung TiAl ist.