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Projektbereich D
Lugscheider, Erich
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werden. Die Ergebnisse sind in Bild D-19 für die verschiedenen Temperaturen dargestellt.
Aus Bild D-19 wird ersichtlich, dass Mg2Zr5O12 eine geringere Verschleißbeständigkeit im
Vergleich zu ZrSiO4 besitzt. Im Zusammenhang mit den Ergebnissen der Thermoschocktests
gesehen, führte das Ergebnis der Tribometertest dazu, dass zwei Schichtsysteme
weiter verfolgt wurden: zum einen Mg2Zr5O12, das die bessere Thermowechselbeständigkeit,
und zum anderen ZrSiO4, das besser die Verschleißbeständigkeit aufweist.
Kugel Verschleißwert mm3/n/m * (10 -5 )
20
15
10
5
0
Mg 2Zr 5O 12
20 °C 200 °C
400 °C 600 °C
800 °C
Al 2TiO 5
ZrSiO 4
Bild D-19: Verschleißraten im Tribometertest
Neben dem Hochtemperatur-Tribometertest wurde der modifizierte Thermoschocktest am
Lehrstuhl für Werkstoffchemie im Rahmen des Teilprojekts D3 auf einem eigens dafür
entwickelten Prüfstand durchgeführt. Im Prüfstand wird die getestete Probe in einen Halter
geklemmt. Ein auf 1200°C geheizter Gegenkörper wird zyklisch auf die Probe gepresst.
Die Last beträgt dabei 78MPa bei einer Haltezeit von 5s. Zwischen Kontaktzeiten wird die
Probe 10s lang in einer Stickstoffatmosphäre gekühlt. Der Gesamtzykluszahl umfasst aus
500 Zykluswiederholungen. Mit Mg2Zr5O12 oder mit ZrSiO4 beschichtete Proben zeigten
nach dieser Zykluszahl bei diesen Parametern weder Delaminationen noch
Adhäsionserscheinungen. Daher eignen sich beide Schichtsysteme für eine Anwendung als
mögliche Schutzschicht für ein Thixoforming-Werkzeug geeignet.
Nachdem diese beiden thermisch gespritzten Schichtsysteme, Mg2Zr5O12 und ZrSiO4, die
Versuche des Werkstoffscreenings erfolgreich bestanden hatten, wurde der Arbeitspunkt
der Nachverdichtung für das weitere Vorgehen berücksichtigt. Hierbei wurden zwei
Prozessstrategien überprüft. Neben der Verdichtung der Schichten durch heißisostatisches
Pressen wurde auch der Anlassprozess untersucht. Auf diese Weise sollte der Effekt des
Wärmeeinflusses herausgestellt werden.
Scheibe Verschleißwert mm3/n/m * (10 -5 )
70
60
50
40
30
20
10
0
-10
-20
Mg 2Zr 5O 12
20 °C 200 °C
400 °C 600 °C
800 °C
Al 2TiO 5
ZrSiO 4