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

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Projektbereich D Lugscheider, Erich 388 PVD CVD -Al2O3 ZrO2 MgAl2O4 -Al2O3 - Al203 Substrat 1.2999 TZM Thermisches Spritzen Mg2Zr5O12 ZrSiO4 Al2TiO5 WCNi Y2ZrO5 MgAl2O4 Si3N4 Al2O3 Ag 64,8 Cu 25,2 Ti 10 1.2999 Bild D-1: Übersicht über die bearbeiteten Werkstoffkonzepte Bild D-2: Prüfkonzepte Löttechnik Vollkeramik Si3N4 Al2O3
2 Teilprojekt D1 – Multifunktionale Werkstoffverbunde 2.1 Einführung in die Problemstellung Projektbereich D Lugscheider, Erich 389 Das Anforderungsprofil an Thixoformingwerkzeuge ist sehr komplex. Regulierung des Wärmehaushaltes, hohe mechanische Stabilität und eine hohe Lebensdauer sind die zentralen Anforderungspunkte an diese Werkzeuge. Um die wenigen, bestehenden Werkzeugkonzepte zu verbessern, sollen nun Werkstoffverbunde diese Aufgaben übernehmen. Dabei muss das Anforderungsprofil gänzlich auf das Werkstoffsystem übertragen werden. Daher stellt die Auswahl geeigneter Werkstoffe für die Entwicklung von Werkstoffverbunden eine große Herausforderung dar, da das Anforderungsprofil an diese Werkstoffverbunde sehr vielschichtig ist. Es erfordert eine genaue Anpassung der Werkstoffkonzepte auf den Einsatzbereich. Zusätzlich zu den bereits genannten Anforderungen wird von den Werkstoffverbunden eine Temperaturstabilität bis zu 1450°C und eine geringe Klebneigung gefordert. Dadurch wird deutlich, dass die Werkzeugoberfläche der zentrale Ansatzpunkt für die Auslegung des Werkstoffverbundes ist. Im Teilprojekt D1 – Multifunktionale Werkstoffverbunde – sind im ersten Antragszeitraum unterschiedliche Werkstoffverbunde auf ihre Eignung als Werkzeuge für das Thixoforming untersucht worden. Des Weiteren wurden die Verschleißursachen analysiert. Von diesen Ergebnissen ausgehend, wurde im zweiten Antragszeitraum schwerpunktmäßig die Entwicklung und Realisierung von Schichtverbunden bis hin zur Auslegung von Komplettwerkzeugen oder Werkzeugeinsätzen, sowie die begleitende Charakterisierung bis hin zu Modelltests erarbeitet. Hierzu war eine enge Zusammenarbeit mit den Teilprojekten D2 und D3 sowie den Projektbereichen C und E erforderlich. In dem laufenden Antragszeitraum wurden die unterschiedlichen Fertigungsverfahren der Werkstoffverbunde in getrennten Routen entwickelt. Für die sich im letzten Antragszeitraum im Werkstoffscreening als geeignet herausgestellten keramischen Schichten wurde zur Abscheidung mittels Physical-Vapour-Deposition-Technologie die Puls-PVD- Technik verwendet. Damit war es möglich keramische Schichten mit angemessener Schichtdicke abzuscheiden. Weiterhin wurde die Prozessroute Thermisches Spritzen mit anschließendem heißisostatischen Pressen (HIP) grundlegend erforscht. Auch wurde der Einsatz keramischer Panzerungen in Thixoforming-Werkzeugen untersucht. Bei der Integration dieser Panzerungen wurde die Prozesstechnologie des Aktivlötens eingesetzt. Der Schwerpunkt der Arbeiten im zweiten Antragszeitraum lag in der Bereitstellung von Werkzeugkonzepten zur Stahlformgebung. Die erforschten und untersuchten Werkstoffverbunde waren grundsätzlich in der Lage der Formgebung standzuhalten, allerdings
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Seite 39 und 40: Bild D-21: Phasendiagramm von ZrO2-
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Seite 55 und 56: µm 30 10 -10 -30 31,3mm; 200P/mm 1
Seite 57 und 58:
2.4 Zusammenfassung und offene Frag
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Grain 67/ Grain C. F. Phaserelation
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2.6 Veröffentlichungen A Reviewed
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Projektbereich D Lugscheider, Erich
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3 Teilprojekt D2 - Keramische Funkt
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Thermoschockversuche Projektbereich
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Seite 73 und 74:
Temperaturdifferenz [K] 180 170 160
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Prozessanalyse & vollkeramisches We
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3.3.2 Siliziumnitrid Thermoschockbe
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3.5 Schrifttum /Dorey 02/ Dorey, R.
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Seite 93 und 94:
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Bild D-60: Schema der PECVD-Anlage
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Kathodenleistungsdichte (W/cm 2 ) 8
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Seite 103 und 104:
Reibungskoeffizient 0.9 0.6 0.3 Rei
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1 Stahl 1.2999 2 m 2 Stahl 1.2999 P
Seite 109 und 110:
80 115 Bild D-77: Al2O3-beschichtet
Seite 111 und 112:
4.5 Schrifttum /Kyrylov 02/ O. Kyry
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