Thermisch bedingte Materialveränderungen in Reibwerkstoffen

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Bei tribologischer Beanspruchung treten an den Reibflächen neben hohen mechanischen Belastungen lokal extreme Temperaturen auf. Diese Einwirkung von Wärme verursacht Materialveränderungen durch Festkörperreaktionen, Reaktionen des Reibbelages mit der umgebenden Atmosphäre, Stoffübertrag zwischen den Reibpartnern und Zersetzung einzelner Phasen. Eine thermisch bedingte Reaktionsschicht wird gebildet, die tiefer in das Bauteil hineinreicht als spannungsinduzierte Effekte. Diese thermisch induzierte Reaktionszone zeigt andere Werkstoffeigenschaften als das Ausgangsmaterial, so daß keine direkte Ableitung von tribologischen Eigenschaften aus der Grundzusammensetzung des Reibbelages erfolgen kann ohne genaue Kenntnisse über die Bedingungen an den Reibflächen während der tribologischen Belastung. Die Phänomene thermisch bedingter Materialveränderungen in Reibmaterialien sollen beispielhaft an organisch gebundenen Bremsenwerkstoffen erforscht werden. Hierzu werden Modellwerkstoffe auf der Grundlage der Komponenten konventioneller Bremsbeläge synthetisiert, um gezielt die Wirkungsweise und Reaktionen der einzelnen Gefügebestandtteile zu isolieren. Die Reibbelastung wird durch eine Temperaturbehandlung der Modellwerkstoffe simuliert, wobei durch zusätzlich durchgeführte Reibversuche die Qualität dieser Simulation geprüft und optimiert werden soll. Die begleitenden thermodynamischen Berechnungen zu den registrierten Phasenreaktionen erlauben es, die im Reibkontakt herrschenden Bedingungen zu bestimmen, weitere Vorhersagen über Phasenreaktionen in Abhängigkeit von der Belastung zu treffen sowie eine Quantifizierung des Energieumsatzes bei den Materialveränderungen vorzunehmen.