Titanaluminide
# Titanaluminide

Bei Titanaluminiden (TiAl) handelt es sich um intermetallische Verbindungen aus Titan und Aluminium. Sie sind sowohl als Strukturwerkstoff wie auch als Beschichtungsstoff darstellbar.

## Struktur

Im binären Phasendiagramm Titan-Aluminium nach Murray, McCullough und Huang existieren mindestens vier intermetallische Phasen. Die beiden wichtigsten sind das hexagonale $α_2–Ti_3Al,$ welches bei Raumtemperatur etwa 25 bis 35 % Aluminium enthalten kann und das γ–TiAl mit 50 bis 55 % Aluminium, $L1_0-Überstruktur$ und einer tetragonal verzerrten kubisch flächenzentrierten Elementarzelle. Einige der technisch bedeutsamen Ti-Al-Legierungen bestehen bei Aluminiumgehalten zwischen 35 und 50 % auch aus einem Gemisch dieser beiden Phasen.

Daneben gibt es noch die weniger temperaturbeständigen Phasen $TiAl_2$ mit etwa 65 % und $η–Al_3Ti$ mit ca. 75 % Aluminium. Die geordneten Phasen $Ti_2Al_5$ und $Ti_5Al_{11}$ sind noch nicht hinreichend untersucht.

## Eigenschaften

Titanaluminide weisen bei geringer Dichte (3,8 g/cm³) sehr gute Festigkeits- und Steifigkeitseigenschaften auf und können für bestimmte Bauteile (z. B. Gasturbinen und Triebwerke) Nickellegierungen mit wesentlich höherer Dichte (8,5 g/cm³) ersetzen. Dem großen Vorteil des geringen Gewichtes stehen jedoch die Probleme

* hoher Preis sowie
* hohe Oberflächenoxidation gegenüber.

Die Oberflächenoxidation limitiert die maximale Arbeitstemperatur auf ca. 750 °C. In Forschungsprojekten wird daher versucht, dem Material weitere Einsatzbereiche zu erschließen:

* An der TU Chemnitz wurde 2005 ein kostengünstigeres Herstellungsverfahren entwickelt und patentiert. Es nutzt Abfälle aus der Titan- und Aluminiumproduktion, die in einem Sinterprozess zu Titantrialuminiden verarbeitet werden.
* Das DECHEMA-Forschungsinstitut arbeitet an schützenden Oberflächenbeschichtungen durch Halogenierung, welche die Oxidationsbeständigkeit deutlich verbessern und somit den nutzbaren Temperaturbereich auf über 1000 °C ausdehnen.
* Das Institut für spanende Fertigung (ISF) der Technischen Universität Dortmund arbeitete 2012 am Einsatz von γ-Titanaluminid als Werkstoff für Pleuel und Ventile in Kfz-Motoren.
