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08.09.2016 (CEST)
Verbesserung der Thermoschockbeständigkeit von Si3N4-Werkzeugen für metallurgische Anwendungen durch eine Wärmebehandlung
W. Harrer, R. Danzer, and K. Berroth
Kurzfassung

Aufgrund seiner ausgezeichneten mechanischen und thermischen Eigenschaften wird Siliziumnitrid in steigendem Ausmaß als Werkzeug in der metallurgischen Industrie eingesetzt. Bei einigen dieser Anwendungen treten starke Temperaturwechselbelastungen auf, die zum Versagen der Werkzeuge führen können. Das Versagen keramischer Werkstoffe startet von Defekten im Volumen oder auf der Oberfläche von Bauteilen und Proben. Die oft durch die Endbearbeitung eingebrachten Oberflächendefekte sind wesentlich gefährlicher als Volumendefekte. Durch eine eigens entwickelte Wärmebehandlung ist es gelungen, Defekte an der Oberfläche auszuheilen, wenn diese nicht zu groß sind.

Durch Wasserabschreckversuche an Proben und Bauteilen konnte nachgewiesen werden, dass die durch die Wärmebehandlung hervorgerufene Festigkeitssteigerung auch zu einer verbesserten Thermoschockbeständigkeit führt. Eine Erhöhung der Oberflächenqualität von Bauteilen ist wegen der hohen Bearbeitungskosten und in einigen Fällen auch aufgrund der Geometrie der Bauteile nicht möglich. Die vorgeschlagene Wärmebehandlung ist ein Weg, Festigkeit und Thermoschockbeständigkeit (und damit auch die Zuverlässigkeit und Standzeit von Bauteilen aus Siliziumnitrid) mit geringem Aufwand zu erhöhen.

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W. Harrer, R. Danzer, and K. Berroth (2015). Heat Treatment-Induced Improvement of the Thermal Shock Resistance of Si3N4 Tools for Metallurgical Applications. Practical Metallography: Vol. 52, No. 4, pp. 191-204. doi: 10.3139/147.110333 © Carl Hanser Verlag GmbH & Co. KG ISSN 0032-678X

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