Development of a protective layer with high hardness and toughness on aluminium with Plasma Powder Cladding

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Ulrich Dilthey
• Subject Area: Production Automation and Assembly Technology
• Term: from 2003 to 2005
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5404498

Ziel des Projektes ist das Erzeugen von harten und verschleißfesten Auftragschichten auf Aluminiumoberflächen. Durch Zulegieren von Fe, Cu, Ni u. a. zum Substratwerkstoff mit Hilfe des PlasmaPulver-Auftragschweißens wird eine Schicht mit HV500-HV700 relativ leicht erreicht, nachteilig jedoch ist die Rissbildung, die bereits bei Härten von über 400HV auftritt und aus der Bildung intermetallischer Phasen im Gefüge resultiert. Dagegen führt die Einlagerung von Keramikwerkstoffen in eine reine Al-Matrix auf Grund der geringen Festigkeit zu keiner Verbesserung der Härteeigenschaften, die abrasive Verschleißfestigkeit wird jedoch signifikant erhöht. Für einige Anwendungen, wie z.B. dem Formenbau, sind jedoch Beschichtungen mit hoher Verschleißfestigkeit und Härte gefordert. Um das Ziel des Projektes zu erreichen, soll durch gleichzeitige Zufuhr von geeigneten mehrkomponentigen Metallpulvern und Karbidpartikeln zum Einen die Festigkeit der Matrix erhöht und zum Anderen die Verschleißfestigkeit gesteigert werden. Dabei ist insbesondere der Härtegradient zwischen dem Grundwerkstoff und der Beschichtungsmatrix für das Versagen durch Rissbildung relevant. Die Entwicklung eines Gefüges mit kontrollierten Gradienteneigenschaften hilft, Risse zu vermeiden und sorgt für eine gute Verbindung zwischen Beschichtung und Grundwerkstoff. Der Einlagerung der Keramikpartikel innerhalb der Matrix kommt eine besondere Bedeutung zu. Die Partikelverteilung und die Anbindung zwischen der Keramik und der härtegesteigerten Matrix ist in Hinblick auf die Versagensmechanismen zu untersuchen.

• DFG Programme: Research Grants