Nanokristalline y-Al2O3 Schichten, - Grundlegende Untersuchungen zu Synthese, Struktur und Zerspanungseigenschaften

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In grundlegenden wissenschaftlichen Zerspanversuchen im kontinuierlichen und im unterbrochenen Schnitt sollen die Leistung, die Verschleißformen und die Verschleißursachen von γ-Al2O3-Schichten auf Hartmetallsubstraten ermittelt werden. Versuchswerkstoffe sind der austenitische Stahl X6CrNiMoTi17-12-2, die Nickelbasislegierung Inconel 718 und der Einsatzstahl 16MnCr5. Neben den Zerspanversuchen sind Triboversuche und Diffusionsuntersuchungen mit den Werkstückwerkstoffen vorgesehen. Im Zerspanprozess erfolgen Temperaturmessungen im Bereich der Spanbildungszone sowie Hochgeschwindigkeitsaufnahmen. Ferner werden Prozesskenngrößen wie Reibwert, Span- und Kontaktzonentemperatur und Zerspankräfte sowie die Oberflächengüte der bearbeiteten Werkstücke gemessen. Die Beschichtung der Schneidkörper erfolgt durch die Projektpartner IOT und MCh. Proben aus den Tribotests, den Glühversuchen sowie aus den Zerspantests werden dem Partner GFE für die Charakterisierung der Schichtstruktur als auch der Analyse von Diffusionsvorgängen und von möglichem Stoffübertrag nach dem Einsatz zur Verfügung gestellt. Die Ergebnisse der Schichtcharakterisierung aller Partner fließen in die Analyse der Resultate aus den Zerspantests ein und werden gemeinsam zur Schichtentwicklung genutzt. Sie dienen ferner zur Modellierung der Zerspanprozesse. Das beantragte Forschungsvorhaben zielt darauf ab, wissenschaftlich abgesicherte und neue Kenntnisse zu den Verschleiß- und Diffusionsmechanismen von Schichtsystemen auf der Basis von γ-Al2O3 zu erarbeiten. Das Verständnis des Verhaltens von Schichtsystemen unter den thermo-mechanischen Lasten, die im Zerspanprozess vorliegen, stellt eine entscheidende Basis für zukünftige Weiterentwicklungen von Zerspanwerkzeugen dar.