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Verschleißschutz durch Fe-basierte, partikelverstärkte Schichten: Ceramic-Metal-Composite

  • Die effektive Nutzung nicht metallischer Hartstoffe als Verschleißschutzelemente in metallischen Matrices setzt eine ausreichend sichere Verbindung zwischen den Elementen und der Matrix voraus. Dies erfordert z. B. bei der Anwendung von Karbiden mit Bildungsenthalpien bis ca. 150 kJ/mol Maßnahmen, ihre Auflösung zu verhindern. Die Nutzung von WCx oder SiC stehen hierfür beispielhaft. Anderseits existieren Hartstoffe mit sehr hohen Bildungsenthalpien, die in der thermischen Beschichtungstechnik, aufgrund ihrer ungenügenden Reaktivität mit der metallischen Matrix, nicht nutzbar sind. Beispiele hierfür sind Oxide, wie das Al2O3 oder das ZrO2. Die Bildungsenthalpie dieser Stoffe liegt deutlich über denen der Karbide. Wird das Ziel einer sicheren Einbettung der nicht metallischen Hartstoffe in metallische Matrices definiert, ergibt sich die Aufgabe, die Technologie der Herstellung und die chemische Konfiguration der Matrix anzupassen sowie die Hartstoffe bzw. deren Randbereiche mit Elementen zu versehen, die sowohl mit dem Hartstoff alsDie effektive Nutzung nicht metallischer Hartstoffe als Verschleißschutzelemente in metallischen Matrices setzt eine ausreichend sichere Verbindung zwischen den Elementen und der Matrix voraus. Dies erfordert z. B. bei der Anwendung von Karbiden mit Bildungsenthalpien bis ca. 150 kJ/mol Maßnahmen, ihre Auflösung zu verhindern. Die Nutzung von WCx oder SiC stehen hierfür beispielhaft. Anderseits existieren Hartstoffe mit sehr hohen Bildungsenthalpien, die in der thermischen Beschichtungstechnik, aufgrund ihrer ungenügenden Reaktivität mit der metallischen Matrix, nicht nutzbar sind. Beispiele hierfür sind Oxide, wie das Al2O3 oder das ZrO2. Die Bildungsenthalpie dieser Stoffe liegt deutlich über denen der Karbide. Wird das Ziel einer sicheren Einbettung der nicht metallischen Hartstoffe in metallische Matrices definiert, ergibt sich die Aufgabe, die Technologie der Herstellung und die chemische Konfiguration der Matrix anzupassen sowie die Hartstoffe bzw. deren Randbereiche mit Elementen zu versehen, die sowohl mit dem Hartstoff als auch mit der Matrix reagieren. Dies wird bei Variation der chemischen Konfiguration und der thermischen Energiewirkung während der Schichtherstellung beispielhaft an Hand der Nutzung von dünnen Ti-reichen Beschichtungen (PVD) auf nicht metallischen Hartstoffen gezeigt. Ein Maß für die Beurteilung ist die Haftung der nicht metallischen Hartstoffe in den Fe-basierten Schichten. Die sich ergebenden Übergangsschichten werden ebenso, wie die Ceramic-Metal-Composite-Schicht, metallografisch charakterisiert. Verschleißuntersuchungen komplettieren die Arbeiten mit dem Ziel, nicht metallische Hartstoffe der thermischen Beschichtungstechnik zugänglich zu machen.show moreshow less

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Metadaten
Author: Ralf WinkelmannGND, Hanna Pokhmurska
Title of the source (German):10. Fachtagung Verschleißschutz von Bauteilen durch Auftragschweißen, Halle (Saale), 25. - 26. Juni 2014
Publisher:DVS-Verlag
Place of publication:Düsseldorf
Document Type:Conference Proceeding
Language:German
Year of publication:2014
Tag:Beschichtung von Hartstoffen; Ceramic-Metal-Composite; Verschleißschutz; partikelverstärkte Schichten
First Page:12
Last Page:17
Faculty/Chair:Fakultät 3 Maschinenbau, Elektro- und Energiesysteme / FG Fertigungstechnik
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