Investigation on vanadium containing zirconia coatings for high temperature sliding interfaces

Titel in Übersetzung: Untersuchungen an Vanadium-legierten, gesputterten Zirkonoxidschichten bezüglich ihrer tribologischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen

Oliver Jantschner

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeitBegutachtung

161 Downloads (Pure)

Abstract

Im Rahmen dieser Diplomarbeit wurde der Einfluss von Vanadium auf reaktiv-magnetron-gesputterte ZrO2 Schichten untersucht. Der Fokus wurde dabei auf den Nachweis möglicher thermischer-Management-Effekte in Verbindung mit selbstschmierenden Eigenschaften für zukünftige Gleitlageranwendungen bei erhöhten Temperaturen gelegt. Es wurden ZrO2 Schichten mit unterschiedlichen V Gehalten (0, 2.2, 5.8 und 17.4 at%) unter Ar/O2 Atmosphäre synthetisiert. Die entstehenden Phasen und Zusammensetzungen wurden mittels EDX, XRD sowie Raman-Spektroskopie charakterisiert. Strukturell kann eine Änderung der Kristallstruktur der Zirkonoxidmatrix mit steigendem V-Gehalt von monoklin (0 und 2.2 at% V) zu kubisch/tetragonal (5.8 at% V) und bei noch höheren V-Gehalten (17.4 at%) zu nanokristalliner, beziehungsweise amorpher Struktur beobachtet werden. Die Bestimmung der mechanischen Kennwerte (Härte, Elastizitätsmodul) erfolgte durch Nanoindentation-Messungen. ZrO2-Schichten mit V-Gehalten über 2.2 at% zeigen einen Abfall der Härte von 17.4 auf 7.5 GPa und des E-Moduls von 230 auf 150 GPa. Die tribologischen Tests wurden bei drei verschiedenen Temperaturniveaus (RT, 600 und 800°C) durchgeführt. Die tribologischen Eigenschaften bei RT zeigten bis zu einem V-Gehalt von 2.2 at% Reibungskoeffizienten kleiner 0.2 bei geringem Verschleiß. Mit höheren V-Gehalten steigt sowohl der Verschleiß als auch der Reibungskoeffizient. Bei 600°C zeigen die Schichten Reibwerte um 0.5 bei schlechter Schichthaftung. Bei Temperaturen von 800°C wurden niedrigere Reibwerte ermittelt (
Titel in ÜbersetzungUntersuchungen an Vanadium-legierten, gesputterten Zirkonoxidschichten bezüglich ihrer tribologischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Mitterer, Christian, Betreuer (intern)
Datum der Bewilligung8 Apr. 2011
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2011

Bibliographische Notiz

gesperrt bis null

Schlagwörter

  • zirconia
  • magnetron sputtering
  • chameleon coatings
  • vanadium
  • selflubrication
  • thermal management
  • nanostructured coatings
  • friction

Dieses zitieren