Prozessintegrierte Beschichtung von offenporigen Metallschäumen

开孔金属泡沫的工艺集成涂层

• 批准号: 27603553
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Wolfgang Bleck
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Werkstoffchemie (MCh)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2005-12-31 至 2008-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/27603553?language=en
• 关键词: Prozessintegrierte; Beschichtung; von; offenporigen; Metallsch

Metallschäume bieten wegen ihrer niedrigen Werkstoffdichte sowie ihrer strukturellen und funktionellen Eigenschaften neuartige Eigenschaftskombinationen. Das technische Interesse ist vor allem dann gegeben, wenn eine Kombination von funktionellen und strukturellen Eigenschaften gewünscht ist [1]. Es werden offenporige und geschlossenporige Schäume unterschieden, wobei sich offenporige Schäume als Wärmetauscher, Katalysatoren, Filter oder Biomaterial anbieten, während geschlossenporige Schäume wegen ihres hohen Energieabsorptionsvermögens als Strukturwerkstoffe im Leichtbau einsetzbar sind. Am Institut für Eisenhüttenkunde der RWTH Aachen (IEHK) wird ein offenporiger Metallschaum nach dem SchlickerReaktionsSchaumSinter (SRSS) -Verfahren hergestellt. Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung offenporiger Metallschäume aus Eisen-, Stahl- und Nickelbasispulvern [2, 3, 4]. Der offenporige Schaum besitzt eine große spezifische Oberfläche und hebt sich durch seine Porenstruktur mit großen Primär- und kleinen Sekundärporen von anderen metallischen Schäumen ab. Im Hochtemperaturbereich besitzt der Schaum durch die große metallische Oberfläche jedoch eine geringe chemische Stabilität, die durch eine keramische Beschichtung verbessert werden kann. Die Veredelung der Porenoberfläche durch Aufbringen von Schutz- und Funktionsschichten aus einem chemisch stabilen Material wie keramische Schichten vergrößert das Spektrum an möglichen Einsatzgebieten, wie beispielsweise in Heißgasfiltern, Katalysatoren oder Wärmetauschern. Eine vielversprechende Technik ist Chemical Vapor Infiltration (CVI), wozu am Lehrstuhl für Werkstoffchemie (MCh) Vorarbeiten zum Beschichten von SchlickerReaktions-Schäumen durchgeführt wurden. Von besonderer Bedeutung für die Funktionalität bzw. chemische Stabilität des infiltrierten Schaumes ist eine gleichmäßige Beschichtung bezüglich chemischer Zusammensetzung und Schichtdicke. Die Gleichmäßigkeit lässt sich mit den Beschichtungsparametern Gesamtdruck, Infiltrationstemperatur und den Partialdrücken der einzelnen Gase steuern. In Vorarbeiten wurde der Einfluss der Beschichtungsparameter bei der Abscheidung von TiN auf die Gleichmäßigkeit der Schichtdicke sowie auf die Zusammensetzung untersucht. Reines TiN wurde gleichmäßig in den Schaumporen abgeschieden. Im Rahmen dieses Antrags wird eine ausführliche Untersuchung der Funktionalität des infiltrierten Schaums in Abhängigkeit von den Beschichtungsparametern für Al2O3-Schichten durchgeführt. Die Werkstoffkombination aus Schaumsubstrat und Keramikdeckschicht ist bezüglich der mechanischen und der Verbundeigenschaften, des Widerstands gegen Temperaturwechselbeanspruchung sowie der Resistenz gegen Korrosion zu untersuchen. Die Prozessparameter der Schaumherstellung und des Infiltrationsvorgangs werden mit den Eigenschaften der Werkstoffkombination in Zusammenhang gebracht. Darüber hinaus wird das CVI-Verfahren für die Infiltrierung von SchlickerReaktions-Schäumen besonders interessant, da die Ofenbedingungen für die Schaumherstellung und das Infiltrieren einander angepasst werden können. Um ein prozessintegriertes Infiltrieren in einem Fertigungsschritt während des Sinterns durchzuführen, wird ein Prozessfenster für den Sintervorgang in Abhängigkeit vom Prozessfenster des Infiltriervorgangs aufgestellt. Der Einfluss dieser Parameter auf die Porenstruktur wird untersucht.

Metallschässchäbieten wegen ihrer niedrigen Werkstoffente sowie ihrer strukturellen und funktionellen Eigenschaften neuartige Eigenschaftskombinationen.当一个功能和结构特征的组合出现[1]时，技术利益也会出现。这是韦尔登进攻和geschlossenporige Schässenunterscheden，wobei sich offenporige Schässenals Wärmetauscher，Katalysatoren，Filter oder Biomaterial anbieten，während geschlossenporige Schässenwegen ihres hohen Energieabsorptionsvermögens als Strukturwerkstoffe im Leichtbau einsetzbar sind.亚琛工业大学（IEHK）将对SchlickerReaktionsSchaumSinter（SRSS）-Verfahren hergestellt进行一次攻击。Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung offenporiger Metallschäschaus paulen-，斯塔尔- und Nickelbasispulvern [2，3，4]. Der offenporige Schaum besitzt eine greße speziophe Oberfläche und hebt sich durch seine Porenstruktur mit greßen Primär- und leinen Sekundärporen von anderen metallischen Schäumen ab.在高温下，通过大金属表面的化学稳定性，可以使Schaum保持韦尔登。Die Veredelung der Porenoberfläche durch Aufbringen von Schutz- und Funktionsschichten aus einem chemisch stabilen Material wie keramische Schichten vergrößert das Spektrum an möglichen Einsatzgebieten，wie beispielsweise in Heißgasfiltern，Katalysatoren or der Wärmetauschern.一种较复杂的技术是化学气相渗透（CVI），它是由SchlickerReaktions-Schäumen通过化学反应器进行的化学反应（MCh）预处理而形成的。Von besonderer Bedeutung für die Funktionalität bzw.化学稳定性的渗透Schaumes ist eine gleichmäßige Beschichtung bezüglich chemischer Zusammensetzung und Schichtdicke。Die Gleichmäßigkeit lässt sich mit den Beschichtungsparametern Gesamtdruck，Infiltrationstemperatur und den Partialdrücken der einzelnen Gase steuern.在Vorarbeiten wurde Einfluss的Beschichtungsparameter bei的Abscheidung的TiN auf die Gleichmäßigkeit的Schichtdicke sowie auf die Zusammensetzung untersucht。女王TiN wurde glichmäßig在该Schaumporen abgeschieden。Im Rahmen dieses Antrags wird eine ausführliche Untersuchung der Funktionalität des infiltrierten Schaums in Abhängigkeit von den Beschichtungsparametern für Al2O3-Schichten durchgeführt. Schaumsubstrat和Keramikdeckschicht组合的Werkstoffkombination ist bezüglich der mechanischen und der Verbundeigenschaften，des Widerstams gegen Temperaturwechselbeanspruchung sowie der Resistenz gegen Korrosion zu untersuchen. Schaumherstellung和渗透物韦尔登的过程参数与Zusammenhang gebracht中的Werkstoffkombination的特征值有关。因此，CVI-Verfahren für die Infiltrierung von SchlickerReaktions-Schäumen besensors interestant，da die Ofenbedingungen für die Schaumherstellung und das Infiltrieren einander angepasst韦尔登können. Um ein prozessintegriertes Infiltrieren in einem Fertigungsschritt während des Sinterns durchzuführen，wird ein Prozessfenster für den Sintervorgang in Abhängigkeit vom Prozessfenster des Infiltriervorgangs aufgestellt.这些参数对孔结构的影响将是确定的。