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Vortrag

Herstellung von neuen Hartverbundwerkstoffen mit Oxiden als Hartstoffzugabe

Thursday (06.07.2017)
11:30 - 11:50 Uhr
Bestandteil von:


Um die Verschleißbeständigkeit von Werkzeugen zu erhöhen, werden diese häufig mit Metall-Matrix-Verbundwerkstoffen beschichtet. Diese Werkstoffkonzepte bestehen aus einer metallischen Matrix auf Fe-, Ni- oder Co-Basis mit eingelagerten Hartstoffpartikeln wie WC/WSC, Cr3C2, NbC oder TiC. Diese Werkstoffkombinationen weisen gute tribo-mechanische Eigenschaften auf, sind jedoch zum Teil teuer und/oder die entsprechenden Elemente werden durch die Europäische Union als kritisch eingestuft. Daher besteht ein wirtschaftliches und politisches Bestreben Substitutionsmaterialien für die genannten Verbundwerkstoffe zu finden und nutzbar zu machen.

In diesem Beitrag wird ein neuartiger Hartverbundwerkstoff, bestehend aus einer Fe-Basis Matrix und oxidischen Hartpartikeln, vorgestellt. Bisher ist der Einsatz von oxidischen Partikeln als Hartstoffverstärkung in Fe-, Ni- und Co-Legierungen nur begrenzt möglich, was auf die hohe thermodynamische Stabilität und das schlechte Benetzungsverhalten der Hartstoffe mit den entsprechenden Metalllegierungen/Schmelzen zurückzuführen ist. Das schlechte Benetzungsverhalten führt zu einer hohen Porosität an der Hartstoff/Metallmatrix-Grenzfläche bei der drucklosen Verdichtung des Materials mit einer flüssigen Phase. Die hohe thermodynamische Stabilität der Oxide verhindert Interdiffusionsprozesse zwischen den Hartstoffen und der Metallmatrix und damit eine stoffschlüssige Verbindung dieser untereinander. Zusammen führt dies zu unzureichenden tribo-mechanischen Eigenschaften. Daher werden hier Möglichkeiten zur Herstellung von oxidpartikelverstärkten Hartverbundwerkstoffen auf Fe-Basis aufgezeigt, wobei die Hartstoffe und die Metallmatrix eine stoffschlüssige Verbindung miteinander und eine geringe Porosität an der Grenzfläche aufweisen. Die durch Supersolidus-Flüssigphasensintern verdichteten Verbundwerkstoffe werden mit Hilfe der Rasterelektronenmikroskopie in Hinblick auf die Gefügeausbildung bewertet. Zudem erfolgen Verschleißuntersuchungen zum Furchungsverschleiß in Anlehnung an ASTM G132-96. Die erhobenen tribo-mechanischen Eigenschaften werden untereinander verglichen und diskutiert.

 

Sprecher/Referent:
Sebastian Brust
Ruhr-Universität Bochum
Weitere Autoren/Referenten:
  • Dr. Arne Röttger
    Ruhr-Universität Bochum
  • Prof. Dr. Werner Theisen
    Ruhr-Universität Bochum