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Selbstheilende verschleißbeständige Presswerkzeuge zur Herstellung von Diamant-Verbundwerkstoffen

用于生产金刚石复合材料的自修复耐磨冲压工具

基本信息

批准号：
207759721
负责人：
Professor Dr.-Ing. Wolfgang Tillmann
金额：
--
依托单位：
Lehrstuhl für Werkstofftechnologie (LWT)
依托单位国家：
德国
项目类别：
Research Grants
财政年份：
2011
资助国家：
德国
起止时间：
2010-12-31 至 2013-12-31
项目状态：
已结题

来源：
https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/207759721?language=en
关键词：
Selbstheilende verschlei best ndige Presswerkzeuge

项目摘要

Um Diamantverbundwerkstoffe pulvermetallurgisch herzustellen, wird eine Mischung aus Diamantpartikeln und einer metallischen Matrix, wie z.B. Kobaltpulver, gepresst und anschließend in einem Vakuumofen gesintert. Auf Grund der hohen Härte der Diamanten ist die Verschleißrate der Innenseite des Presswerkzeugs sehr hoch. Diese Arbeit zielt darauf ab, die Standzeit der Presswerkzeuge mit Hilfe einer Oberflächenbehandlung mittels Plasmanitrierung und PVD (Physical Vapor Deposition)-Beschichtung zu erhöhen. Als Grundwerkstoff für Presswerkzeuge werden in dieser Arbeit diverse hoch- und niedriglegierte Stähle eingesetzt. Im Anschluss werden Nickel-Titan-Dünnschichten mit einem Formgedächtniseffekt mittels PVD-Verfahren auf die Oberfläche der plasmanitrierten Stählen abgeschieden. Die NiTi-Dünnschichten werden dann mit tribologischen Schichten versehen. Die Idee ist, durch Abscheidung von NiTi-Dünnschichten als eine Haftvermittlungsschicht mit Formgedächtniseigenschaften und einer hohen Elastizität (Superelastizität) einen selbstheilenden Effekt für die Oberfläche der Presswerkzeuge zu schaffen. Dies dient dazu, den Verschleiß der Oberfläche der Pressmatrize, die stark abrasiv beansprucht wird, nach einem thermischen Zyklus zu reduzieren. Um die optimale Lösung für diese Aufgabenstellung zu finden, werden verschiedene NiTi-Dünnschichten sowie tribologischen Schichten, wie diamantähnliche Kohlenstoffschichten (DLC), im Rahmen dieses Forschungsprojekts erarbeitet, systematisch untersucht und weiter optimiert. Für eine systematische Untersuchung und Auswertung der mechanischen und tribologischen Eigenschaften der Schichtsysteme sowie zur Validierung des Konzepts einer selbstheilenden Schicht werden zahlreiche Standardversuche, wie Nanoindentation, Scratch- und Ball-on-Disk-Tests, 3D-Profilometrie, DTA (Differential Thermo Analysis), DSC (Differential Scanning Calometry) und XRD (Röntgendiffraktometrie) verwendet. Anschließend werden die selbstheilenden Schichtsysteme mit den bestmöglichen Eigenschaften auf die Oberflächen von Pressmatrizen aufgetragen und im Kompaktierungsprozess von Diamant-Verbundwerkstoffen unter realistischen Bedingungen getestet und verglichen.

在金刚石粉碎机上，可以从金刚石颗粒和金属基体中得到一种混合物，如z.B. Kobaltpulver，gepresst and anschließend in einem Vakuumofen gesintert.从钻石的高度看，压力容器的内部结构非常复杂。这一工作是通过等离子体沉积和物理气相沉积（PVD）工艺来实现的。Als Grundwerkstoff für Presswerkzeuge韦尔登在dieser Arbeit多样hoch- und niedriglegierte Stähle eingesetzt.在韦尔登-泰坦-杜恩施施赫滕的结合中，使用了一种成型的PVD-Verfahren，它位于等离子体氮化物层的上部。镍钛合金的韦尔登可以通过摩擦学测试来确定。Die Idee ist，durch Abscheidung von NiTi-Dünnschichten als eine Haftvermittlungsschicht mit Formgedächtniseigenschaften und einer hohen Elastizität（Superelastizität）einen selbstheilenden Effekt für die Oberfläche der Presswerkzeuge zu schaffen.在压力机上部的冷却器中，有一个带磨损的轴承，在热交换器中冷却。为了找到最佳的摩擦磨损试验方法，韦尔登将镍钛合金作为摩擦学试验材料，如金刚石摩擦磨损试验材料（DLC），在Rahmen的摩擦学研究中进行系统的优化。为了系统地研究摩擦系统的机理和摩擦学特征，本文采用了纳米压痕、划痕和球对球试验、三维轮廓测量、差热分析、差示扫描量热法和X射线衍射法等标准，对一种自组装的摩擦韦尔登进行了验证。通过最佳的特征分析，在金刚石压焊工艺中，将自适应韦尔登焊接系统置于最佳位置，使金刚石压焊工艺达到最佳效果。