EBUL-DLC

Untersuchungen zu einer neuartigen Kombinationsbehandlung aus Elektronenstrahl-Umschmelzlegieren und diamantähnlichen Kohlenstoffschichten für hochbeanspruchte Al-Werkstoffe

Aluminium-Legierungen sind wegen ihrer hohen spezifischen Festigkeit sowie guten maschinellen Bearbeitbarkeit und Recycelbarkeit attraktive Leichtbauwerkstoffe vor allem für Strukturbauteile in der Automobil- und Luftfahrtindustrie. Die geringe Härte und damit limitierte Verschleißbeständigkeit sowie das teilweise ungünstige Reibungsverhalten schränken den Einsatz von Al-Legierungen für Komponenten mit tribologischen Funktionsflächen jedoch stark ein. DLC-Schichten auf der anderen Seite sind hervorragend als tribologische Schutzschichten auf Reibungs- und verschleißbeanspruchten Bauteilen bekannt. Da sie aufgrund der geringen Dicke jedoch nahezu keine Stützwirkung haben, ist die Verwendung auf den vergleichsweise weichen Aluminium-Werkstoffen nicht zielführend.

In diesem Projekt werden mittels Elektronenstrahl-Randschichtbehandlung mit Zusatzstoff (EB-Umschmelzlegieren) geeignete Stütz-Zwischenschichten entwickelt, die eine geeignete Grundlage für belastbare DLC-Schichten bilden. Mit klassischen Methoden der Haftfestigkeitsmessungen sowie speziell angepassten Charakterisierungstechniken wie der Pop-in Nanoindentation (siehe Bild 1) werden die Phänomene des Schichtversagens untersucht und der Nachweis einer optimierten Stützwirkung der EB-Randschichten geführt.

Bild 1. Untersuchung zur Rissbildung in einer DLC-Schicht auf Stahl mittels Nanoindentation nach der Pop-in-Methode. a) REM-Bild-Aufsicht nach Berkovich-Indentation, b) Erste Ableitung der Kraft-Weg-Eindringkurve mit Schädigungsereignissen (1-5), c) REM-Querschnitt nach FIB-Schnitt mit Zuordnung der Schadensereignisse: Risse 1-5

Ansprechpartner

Prof. Dr.-Ing. Christoph Leyens
Dr.-Ing. Martin Zawischa

Projektpartner

TU Bergakademie Freiberg, Institut für Werkstofftechnik, Prof. Dr.-Ing. habil. Horst Biermann

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