Werkstoffe

Titanlegierungen

Aufgrund ihres vergleichsweise geringen Gewichts und ihrer strukturmechanischen Eigenschaften kommen im Bereich des Verdichters, insbesondere im Niederdruckverdichter, Titanlegierungen zum Einsatz. Wegen steigender Belastungen werden allerdings in Teilbereichen immer öfter robustere Nickellegierungen verwendet.

Die physikalischen Eigenschaften von Titanlegierungen erschweren die Zerspanung. Speziell die geringe Wärmeleitfähigkeit führt zu einer hohen thermischen Werkzeugbelastung, weshalb die Bearbeitung in der Regel im Nassschnitt erfolgt.

Nickellegierungen

Die sogenannte Titanfeuergrenze limitiert die Verwendung von Titan auf Temperaturen bis etwa 600 °C. Für einen höheren Temperaturbereich kommen Nickellegierungen zum Einsatz.

Aufgrund ihrer mechanischen, thermischen und chemischen Eigenschaften zählen Nickelbasislegierungen allgemein zu den schwer zerspanbaren Werkstoffen. Im Vergleich zu Stahlwerkstoffen verfügen sie über eine hohe Warmfestigkeit und eine niedrige Wärmeleitfähigkeit. Bei der Zerspanung resultieren diese Eigenschaften zu einer sehr starken mechanischen und thermischen Belastung der Schneiden.

CMC

Keramische Faserverbundwerkstoffe zeichnen sich durch eine hohe thermale Beständigkeit und ein geringes Gewicht aus. Sie sind somit vor allem für den Hochdruckturbinenbereich geeignet. Eine verlustreiche Film- und Konvektionskühlung kann vermieden und die maximale Turbineneintrittstemperatur erhöht werden. In zukünftigen Triebwerksgenerationen wird dieser Werkstoff voraussichtlich vermehrt zum Einsatz kommen.

Titanaluminide

Diese intermetallische Verbindung weist im Vergleich zu Nickelbasislegierungen ein geringeres Gewicht auf, bei ähnlicher struktureller Festigkeit und guter thermaler Beständigkeit. Titanaluminide werden in modernen Triebwerken im Bereich des Niederdruckverdichters eingesetzt. Titanaluminid ist ein sehr spröder Werkstoff, der sich nur schwer verarbeiten lässt. Ein starker Werkzeugverschleiß, extrem niedrige Schnittgeschwindigkeiten und zum Teil ungenügende Oberflächenqualitäten sind zentrale Herausforderungen in der Bearbeitung des Werkstoffs. Fortlaufende Nachforschungen sind notwendig, um die Ausschussrate in der Produktion zu minimieren und einen stabilen Prozess für die Serienfertigung zu garantieren.