| Titel | Randschichtbehandlung von Aluminiumwerkstoffen mittels Elektronenstrahl zur Verbesserung der Verschleißeigenschaften |
| Autor | Marco Klemm, Ingrid Haase, Rainer Franke, Rolf Zenker |
| Infos zum Autor | Prof. Dr.-Ing. habil. Rainer Franke, Leiter der Abteilung Metalle bei der IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH Dresden sowie Honorarprofessor für das Gebiet 'Verschleiß und Verschleißschutz' an der TU Dresden - IMA Dresden GmbH, Wilhelmine-Reichard-Ring 4, D-01109 Dresden, franke@ima-dresden.de - Dr.-Ing. Ingrid Haase, Fachgebietsleiterin Metallographie der Abteilung Metalle bei der IMA Materialforschung und Anwendungstechnik GmbH Dresden - IMA Dresden GmbH, Wilhelmine-Reichard-Ring 4, D-01109 Dresden, haase@ima-dresden.de - Dipl.-Ing. Marco Klemm, wissenschaftlicher Mitarbeiter am An-Institut für Prozess- und Qualitätstechnik (Stahlzentrum Freiberg e.V.) der TU Bergakademie Freiberg - SZF e.V., Leipziger Straße 34, D-09599 Freiberg, mklemm@ww.tu-freiberg.de - Prof. Dr.-Ing. habil. Rolf Zenker, Berater für Werkstofftechnologien (Zenker Consult, Mittweida) und Honorarprofessor für das Fachgebiet 'Elektronen- und Laserstrahltechnologien für Werkstoffe und Komponenten des Fahrzeugbaus' an der TU Bergakademie Freiberg, Institut für Werkstofftechnik - Zenker Consult, Johann-Sebastian-Bach-Straße 12, D-09648 Mittweida, contact@zenker-consult.de |
| Inhalt | Zusammenfassung In der industriellen Praxis werden gegenwärtig für moderne konstruktive Lösungen in beachtlich großem Umfang Aluminiumwerkstoffe eingesetzt. Jedoch sind in stark verschleißbeanspruchten Systemen Einschränkungen hinsichtlich des Verschleißwiderstandes in Kauf zu nehmen bzw. zusätzliche Maßnahmen zur beanspruchungsgerechten Modifikation insbesondere der Randschichteigenschaften notwendig. Als eine aussichtsreiche Methode bietet sich die Elektronenstrahl (EB)-Randschichtbehandlung an. Der Beitrag befasst sich mit Ergebnissen zur EB-Flüssigphasen-Randschichtbehand-lung ausgewählter industriell relevanter Aluminiumwerkstoffe sowohl ohne als auch mit Verwendung von Zusatzstoffen. Durch die Randschichtbehandlung werden deutliche Eigenschaftsveränderungen in 0,5 bis 4,0 mm tiefen Bereichen erzielt. Im Vergleich zu den unbehandelten Basiswerkstoffen konnten die Härte und die Ritzenergiedichte im modifizierten oberflächennahen Bereich um den Faktor 2 bis 7 gesteigert werden. Untersuchungen bezüglich des Reibungs-/Verschleißverhaltens verdeutlichen die verbesserten Randschichteigenschaften sehr eindrucksvoll. Der Verschleißkoeffizient sinkt um den Faktor 10 bis 25 bei gleichzeitiger Verringerung des Reibungskoeffizienten. Es werden Ergebnisse der tribologischen Untersuchungen bei oszillierender Beanspruchung in Verbindung mit den durch die Randschichtbehandlung erzeugten Gefügezuständen beurteilt und bezüglich der Verschleißmechanismen diskutiert. Abstract Aluminum based materials are increasingly used for state-of-the-art lightweight construction solutions. With regard to systems subjected to wear, in particular, Al alloys cannot be used for highly-stressed components unless they have been made resistant to wear by additional measures such as surface treatment. Electron beam (EB) surface treatment offers one possibility for producing hard wear-resistant layers. The paper deals with current results of investigations of EB liquid phase surface treatment of industrial relevant Al alloys by surface remelting and alloying (without and with additive materials). EB surface treatment causes significant changes of properties in surface layers with depths of 0.5 to 4.0 mm. The hardness and the scratch energy density are 2 to 7 times higher than those of the base materials. Moreover, EB surface treatment considerably upgrades the wear and friction behavior. The specific wear rate decreases by a factor of 10 to 25 in addition to decreased coefficients of friction. Results of tribological investigations using oscillating motion under lubricated conditions at 80°C will be discussed according to the modified surface layer microstructure after EB surface treatment in comparison with the base materials. |
| Datum | 2010 |
