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Projektbereich D
Lugscheider, Erich
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Entladungspannung, und die Verhältnisse in der Gasmischung auf die kristallografische
Struktur, die Morphologie und die mechanischen Eigenschaften der Schichten untersucht.
Die Proben werden auf dem Probenhalter platziert, der im Betrieb als eine der beiden
Kathoden dient (siehe Bild D-61). Für die Erzeugung des Plasmas wurde der Pulser „SPIK
1000A“ der Firma MELEC eingesetzt, der nach dem bipolaren Schema geschaltet wurde.
Der Pulser erlaubt eine maximale Spannung von 1000 V und eine maximale Pulsfrequenz
von 50 kHz.
Für die vorliegenden Untersuchungen wurde Al2O3 auf den Warmarbeitstählen 1.2343 und
1.2999 und auf der Molybdänlegierung TZM (99%Mo, 0.5%Ti, 0.1%Zr) abgeschieden.
Die Auswahl der Werkstoffe für die Proben basiert auf der möglichen Benutzung dieser
Materialien als Werkzeuge für die Formgebung von teilflüssigen Aluminiumlegierungen
und Stählen /Lugscheider 00/.
Unterschiedliche Methoden zur Schichtcharakterisierung wurden eingesetzt, um die
Eigenschaften der aufgebrachten Schichten und deren Abhängigkeiten von den
Prozessparametern zu bestimmen. Als grundsätzliches Ziel der Untersuchungen wurde die
Erarbeitung der Grundlagen für die Anwendung von Al2O3 als Schutzschicht für
Thixoformingwerkzeuge verfolgt.
Die Untersuchungen der mechanischen Eigenschaften wurden mittels Nanoindenter
durchgeführt, um Aussagen über die Mikrohärte und die Elastizität der Schichten zu
gewinnen. Das tribologische Verhalten der Schichten wurde mit Hilfe des Tribotests
untersucht. Weiterhin wurden die abgeschiedenen Schichten auf ihre Kristallstruktur,
chemische Zusammensetzung und Morphologie mittels Röntgenbeugung bei streifendem
Einfall (GIXRD), Rastelektronenmikroskop (REM + EDX) und Elektronenstrahlmikrosonde
(EPMA) untersucht.
Weitere Untersuchungen betrafen die Abscheidung geeigneter Schichtverbunde auf
Einsätzen für die Aluminium- und Stahlformgebung. Hierbei wurde in Zusammenarbeit
mit den Projektbereichspartnern D1, D2 und E1 ein Werkzeugkonzept für die
Stahlformgebung entwickelt und in Zusammenarbeit mit Teilprojekten D1 und D2
realisiert.