Projektbereich D Lugscheider, Erich 383 Projektbereich D ... - SFB 289

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Projektbereich D Lugscheider, Erich 432 In Bild D-34a und b sind die thermischen Spritzschichten ZrSiO4 (Bild D-34a) und Mg2Zr5O12 (Bild D-34b) nach den Kontaktkorrosionsversuchen dargestellt. Zwischen den Beschichtungen und der anhaftenden Schmelze ist keine Diffusion oder Schädigung der Schicht erkennbar. a) ZrSiO4 b) Mg2Zr5O12 Bild D-34: REM-Aufnahmen der ZrSiO4- und Mg2Zr5O12 Spritzschichten nach den Kontaktkorrosionsversuchen In Bild D-35 ist die Al2O3+TiAlN-PVD-Schicht nach den Kontaktkorrosionsversuchen gezeigt. Auch hier ist keine Beeinträchtigung der Schicht durch die Stahlschmelze erkennbar. Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass die untersuchten Schichtsysteme den Versuchsbedingungen standhielten. Bild D-35: REM-Aufnahme der Al2O3-PVD-Schicht nach den Kontaktkorrosionsversuchen
2.3.3.3 Thermoschockuntersuchungen Projektbereich D Lugscheider, Erich 433 Die Thermoschockuntersuchungen wurden in Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt D3 am MCh für alle Teilprojekt durchgeführt. Diese Thermoschocktests wurden auf einem eigens dafür entwickelten Prüfstand durchgeführt. Dafür wird eine Flachprobe in einen Halter geklemmt. Anschließen wird ein heißer Gegenkörper (1200°C) auf die Probe gepresst. Die Parameter waren zum einen die Last (78MPa), die Haltezeit (5s), sowie die Pause zwischen den Kontaktzeiten (10s). In der Pause wird die Probe in einer Stickstoffatmosphäre gekühlt. Dieser Zyklus wurde 500 Mal wiederholt. Alle in Teilprojekt D1 entwickelten Schichten wurden diesem Test unterzogen. Die gelöteten keramischen Panzerungen wurden diesem Test nicht unterzogen, da einerseits die vollkeramischen Werkzeuge (D2) untersucht wurden und andererseits bei gelöteten Werkzeugen nur die Wiederaufschmelztemperatur des Lotes von Interesse ist. Als Ergebnis ist festzuhalten, dass alle Schichten diesen Versuch einwandfrei überstanden. Es konnten weder Delamination noch Rissbildung innerhalb der Schichten festgestellt werden. Diese Feststellung ist sowohl für die thermisch gespritzten Schichten als auch für die mittels PVD abgeschiedenen Schichten gültig. Damit erfüllen alle eingesetzten Dünn- und Dickschichten die Anforderung der Thermowechselbeständigkeit, die für den Einsatz im Thixoformingwerkzeug erforderlich sind. 2.3.3.4 Stauchversuch In Zusammenarbeit mit dem Projektbereich E „Formgebung“ wurden Stauchplatten für die Stahlformgebung beschichtet. Die beschichteten Stahl- und TZM-Platten wurden am IBF betriebsnah in Mittelserie getestet. Nach den Versuchen wurden die Platten mittels XRD, REM und EDX auf Veränderungen hinsichtlich Struktur und Zusammensetzung untersucht. Dabei konnten folgende Ergebnisse ermittelt werden: Es wurden 50 Stauchversuche mit folgenden Parametern durchgeführt. Die durchschnittlich aufgebrachte Last betrug 65kN. Dabei schwankte die Last der einzelnen Versuche, bedingt durch die unterschiedlichen Vorwärmtemperaturen der Proben, zwischen 45kN und 120kN. Die sich daraus ableitenden lokalen Spannungen überschreiten stellenweise die Nennlast von 65kN. Dadurch kam es bei den thermischen Spritzschichten zu lokalen Delaminationen, da die in Teilprojekt D3 ermittelte prozesstechnische Druckgrenze von 78MPa überschritten wurde. Die gemittelte Versuchstemperatur betrug 1260°C. In Bild D-36 ist beispielhaft ein Kraft-Weg-Diagramm eines Versuches dargestellt. Für die Versuche wurden zylindrische Proben mit einem Ausgangsdurchmesser von 30mm und einer Höhe von 48mm auf eine Höhe von 38mm gestaucht (Bild D-36).
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Seite 73 und 74: Temperaturdifferenz [K] 180 170 160
Seite 75 und 76: Prozessanalyse & vollkeramisches We
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Reibungskoeffizient 0.9 0.6 0.3 Rei
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1 Stahl 1.2999 2 m 2 Stahl 1.2999 P
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80 115 Bild D-77: Al2O3-beschichtet
Seite 111 und 112:
4.5 Schrifttum /Kyrylov 02/ O. Kyry
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