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Projektbereich D
Lugscheider, Erich
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3.2 Angewandte Methoden
Alle eingesetzten Werkstoffe und Beschichtungen wurden innerhalb des Projektbereichs D
getrennt nach Lastfällen untersucht: Die tribologischen Eigenschaften wurden im
Teilprojekt D1 (WW) bestimmt, im Teilprojekt D2 (GHI) wurden Korrosionsuntersuchungen
mit festen und flüssigen Metallen durchgeführt, das Teilprojekt D3 (MCh)
testet die Temperaturwechselbeständigkeit der Beschichtungen und Keramiken an einem
an die Bedingungen des Thixoformings angepassten Thermoschock-Prüfstand. In
Zusammenarbeit mit dem Teilprojekt E1 wurden Stauchversuche sowohl mit
vollkeramischen als auch mit beschichteten Stahl- und TZM-Stauchplatten durchgeführt,
um in anwendungsnahen Tests die kritischen Belastungen für die einzelnen
Werkzeugkonzepte zu ermitteln. Die Testresultate sind im Ergebniskatalog aufgeführt und
fließen in den Anforderungskatalog der Werkzeuge ein.
Innerhalb der AG Aluminium-Lithium wurden die im Teilprojekt A1 hergestellten Al-Li-
Legierungen in Schmelzkorrosionsversuchen im Kontakt mit keramischen Werkstoffen
getestet, um den Einfluss des Lithiums auf den Korrosionswiderstand zu erfassen.
Zur Entwicklung keramischer Werkzeuge für das Thixoforming von Stählen wurden zwei
parallele Routen verfolgt, um den spezifischen Anforderungen der jeweiligen
Werkstoffgruppe gerecht zu werden. Zum einen stehen Al2O3-Keramiken bei
verhältnismäßig geringer Temperaturwechselbeständigkeit und hervorragender
Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit und zum anderen die Si3N4-Keramiken mit
hervorragender Temperaturwechselbeständigkeit und guter Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit
im Mittelpunkt der Untersuchungen.
3.2.1 Aluminiumoxid-Werkstoffe
Werkstoffentwicklung
Diese Werkstoffgruppe zeichnet sich durch hohe Korrosionsbeständigkeit gegenüber
metallischen Schmelzen aus und qualifiziert sich damit für Hochtemperaturanwendungen,
z.B. als feuerfeste Werkstoffe für die Stahlherstellung. Im Hinblick auf den Einsatz als
Werkzeugwerkstoff im Stahl-Thixoforming schränkt die niedrige Temperaturwechselbeständigkeit
(TWB) die Anwendungsmöglichkeiten stark ein.
Es ist bekannt, dass eine Steigerung der Bruchzähigkeit und damit auch der
Thermoschockbeständigkeit erreicht werden kann, indem die Al2O3-Gefüge durch lange,
plattige Körner mit hohem Seitenverhältnis eingebettet in eine Matrix aus kleineren
gleichmäßigen Körnern verstärkt werden /Dorey 02, Smith 76, Wang 98, Wu 01,
Ziegler 85a, Ziegler 85b, Ziegler 85c/. Ziel der Arbeiten in diesem Bereich war deshalb die
Entwicklung von Al2O3-Keramiken mit verbesserter Thermoschockbeständigkeit durch
Variation von Gefügeparametern.