TY - THES A1 - Grad, Marius T1 - Oberflächenmodifikation von Titanbasiswerkstoffen durch das Eindiffundieren von Kohlenstoff N2 - Titan und seine Legierungen finden aufgrund ihrer geringen Oberflächenhärte vorwiegend in wenig verschleißbeanspruchten Bereichen Anwendung. Zur Erhöhung der Härte werden oft Verschleißschutzschichten durch chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung eingesetzt. Diese Schichten weisen jedoch mitunter eine schlechte Haftung auf, was zu vorzeitigem Versagen führen kann. Eine Alternative bietet das Diffusionsschweißen, bei dem durch den Konzentrationsgradienten verschiedener Elemente eine Diffusionsschicht zwischen Titan und einem Fügepartner entsteht. Bei hochkohlenstoffhaltigen Stählen bildet sich an der Grenzfläche eine TiC-Schicht. Durch chemisches Auflösen des Stahls kann diese Schicht freigelegt und genutzt werden. Jedoch ist dieses Verfahren noch nicht gänzlich untersucht. Verschiedene Veröffentlichungen treffen widersprüchliche Aussagen, ob neben TiC auch Eisen-Titan-Verbindungen (FeTi oder Fe2Ti) entstehen. Neben der Zusammensetzung ist auch die Mikrostruktur der entstehenden Schicht nicht abschließend untersucht. Ziel dieser Arbeit ist es, das Schichtwachstum anhand thermodynamischer Gesetzmäßigkeiten zu untersuchen. Dabei werden der Einfluss von Temperatur, Zeit und Kohlenstoffkonzentration auf das Diffusionsverhalten und die Schichtbildungsgeschwindigkeit analysiert. Besonders relevant ist, dass der Kohlenstoff in interstitieller Form vorliegt. Die Schichtbildungskinetik wird bildgebend untersucht. Die chemische Zusammensetzung wird mittels Glimmentladungsspektroskopie (GDOES) und energiedispersiver Röntgenspektroskopie (EDS) bestimmt, während die Phasenanalyse durch Röntgendiffraktometrie (XRD) erfolgt. Zur Charakterisierung der Mikrostruktur werden EBSD-Messungen herangezogen. Nanoindentation dient der Ermittlung mechanischer Kennwerte wie E-Modul und Härte. Die Ergebnisse zeigen, dass der Kohlenstoffgehalt des Stahls die Schichtbildung wesentlich beeinflusst. Ein hoher Kohlenstoffanteil kann die Bildung intermetallischer Fe-Ti-Verbindungen unterdrücken. Die mikrostrukturellen Eigenschaften können hingegen nur durch die Prozessparameter (Temperatur und Zeit) beeinflusst werden. Die mechanischen Kennwerte sind nur durch die Phasenzusammensetzung der Schicht, welche in großen Teilen konstant ist, bestimmt. Durch das chemische Entfernen des Stahlsubstrats aus dem Verbund und dem damit einhergehenden Freilegen der Schicht, stellt das Verfahren des Diffusionsschweißens eine alternative Möglichkeit der Beschichtung von Titanbasiswerkstoffen dar. Die vorliegenden Untersuchungen belegen, dass der Prozess bestimmten Grenzen unterliegt, dieser jedoch innerhalb des erarbeiteten Prozessfensters beherrschbar ist. Dies ist der Grund, weshalb dem Diffusionsschweißen großes Potenzial im Bereich der Beschichtungstechnik zuzuordnen ist. KW - Diffusionsschweißen KW - Titancarbid KW - Röntgendiffraktometrie Y1 - 2025 U6 - https://doi.org/10.22032/dbt.66089 N1 - Dissertation, Technische Universität Ilmenau, 2025 PB - Technische Universität Ilmenau CY - Ilmenau ER -