Werkstoffe & Legierungen W3D-MAT-16 ISO/ASTM 52900 Validiert

Ti-6242: Hochtemperatur-Titan für Flugtriebwerke bis 540 °C

Ingenieur-Guide zu Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti-6242 / 3.7145) im 3D-Druck: Kriechbeständigkeit bis 540 °C, Verdichterstufen von Flugtriebwerken, Alpha-Near-Alpha-Gefüge.

Stand: 2026-03-24 Lesezeit: 10 min Fachredaktion Additive Fertigung
Executive Summary & Technische Kernaussagen Normativer Status: Valide

Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti-6242 / Werkstoffnummer 3.7145 / UNS R54620) ist eine sogenannte Near-Alpha-Titanlegierung, die speziell für den Einsatz unter extremen thermomechanischen Dauerbelastungen bis 540 °C entwickelt wurde. Während der Standardwerkstoff Ti-6Al-4V oberhalb von 350 °C rapide an Kriechfestigkeit verliert und versprödet, stabilisieren Zinn, Zirkon und Molybdän in Ti-6242 das Hochtemperatur-Kriechverhalten. Im LPBF-Verfahren werden daraus leichtere Verdichterschaufeln, Turbinenblisks und Nachbrenner-Verkleidungen für militärische und zivile Düsentriebwerke gefertigt.

  • Dauereinsatztemperatur bis 540 °C (rund 190 °C höher als Standard Ti-6Al-4V).
  • Near-Alpha-Gefüge bietet überragende Kriech- und Zeitstandfestigkeit bei hohen Zentrifugalkräften.
  • Ersetzt schwerere Nickellegierungen (Inconel 718) im Hochdruckverdichter und spart bis zu 40 % Triebwerksgewicht.
  • Erfordert präzise Schutzgasführung (< 25 ppm O2) und Vorheizung zur Vermeidung von Mikrorissen.
Max. Einsatztemp.
bis 540 °C
Dichte
4.54 g/cm3 (Leichtbau)
Zugfestigkeit (RT)
1.020 - 1.150 MPa
Streckgrenze (450 °C)
> 580 MPa

Technische Kennwerte & Verfahrensvergleich

ISO/ASTM 52900
Eigenschaft Ti-6242 (LPBF + Duplex-HT) Ti-6Al-4V (Grade 5) Inconel 718 (Nickelbasis)
Legierungsklasse Near-Alpha Titan Alpha+Beta Titan Nickel-Superlegierung
Dichte 4.54 g/cm3 4.43 g/cm3 8.19 g/cm3 (+80 % schwerer)
Kriechgrenze bei 500 °C Sehr hoch (Dauereinsatz) Ungenügend (Verformung) Hervorragend
Zugfestigkeit bei 500 °C 680 - 740 MPa 420 - 480 MPa 950 - 1.050 MPa
Gewichtsvorteil vs. Nickel -44 % Masse -46 % Masse Referenz
01

Metallurgische Stabilisierung des Near-Alpha-Gefüges

Ti-6242 enthält 6 % Aluminium als starken Alpha-Stabilisator, ergänzt durch Zinn (2 %) und Zirkon (4 %), die als neutrale Mischkristallverfestiger wirken. Die Zugabe von nur 2 % Molybdän liefert einen geringen Anteil duktiler Beta-Phase (ca. 5 bis 8 Vol.-%), der die Risszähigkeit und Warmumformbarkeit absichert. Siliziumzusätze (0.1 %) scheiden feine Silizide an Korngrenzen ab, die das Korngrenzengleiten bei 500 °C blockieren.

02

Integrierte Verdichterblisks (Bladed Disks) im Triebwerksbau

In den mittleren und hinteren Verdichterstufen von Flugtriebwerken strömt hochkomprimierte Luft mit bis zu 500 °C. Früher mussten diese Rotoren aus schwerem Inconel 718 gefertigt werden. Mit additiv gefertigten Blisks aus Ti-6242 werden Schaufeln und Scheibe monolithisch in einem Bauteil gedruckt. Dies reduziert rotierende Massen um hunderte Kilogramm und senkt den spezifischen Kraftstoffverbrauch.

03

Wärmebehandlungskonzept: Duplex-Annealing

Das as-built LPBF-Gefüge ist von nadeligem Martensit geprägt. Ein zweistufiges Duplex-Glühen ist unverzichtbar: 1. Stufe bei ca. 970 °C (unterhalb des Beta-Transus) zur Bildung equiaxialer Alpha-Körner, gefolgt von Luftabkühlung; 2. Stufe bei 595 °C für 8 Stunden (Spannungsarmglühen und Stabilisierung der Silizidausscheidungen).

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Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Wie verhält sich Ti-6242 bezüglich Heißrissbildung?
Ti-6242 neigt im Vergleich zu Reintitan stärker zu thermischen Eigenspannungen. Eine Bauplattenvorheizung von mindestens 200 bis 400 °C verhindert Schichtabrisse.
Ist Ti-6242 seewasserbeständig?
Ja, wie alle Titanlegierungen bildet Ti-6242 eine schützende Oxidhaut und ist absolut beständig gegen chloridinduzierte Spannungsrisskorrosion.
Warum wird Ti-6242 nicht für Strukturknoten im Rumpf genutzt?
Weil dort Temperaturen selten 100 °C überschreiten. Für kalte Rumpfstrukturen ist Ti-6Al-4V günstiger und bietet bei Raumtemperatur eine etwas höhere Bruchdehnung.

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