Wetting and Interfacial Reaction Investigations of Iron-Based Alloys/Alumina Systems by Means of the Sessile Drop Shape Analysis Method

Titel in Übersetzung: Untersuchung der Benetzung und Grenzflächenreaktionen in Systemen bestehend aus Fe-Legierungen und Aluminiumoxid Substraten mittels Tropfenkonturanalyse

Augustin Karasangabo

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Benetzungsvorgänge spielen eine große Rolle im täglichen Leben im Allgemeinen und in der Stahlerzeugung im Besonderen. Trotzdem sind die Einflussfaktoren und grundlegenden Phänomene, die vor allem die Hochtemperaturbenetzung bestimmen, noch nicht ganz verstanden. Das lässt sich zum größten Teil mit Schwierigkeiten in der Messtechnik erklären, denn die Durchführung von Benetzungsexperimenten bei hohen Temperaturen ist sehr anspruchsvoll. Zusätzlich zu der Reinheit der Ofenatmosphäre, müssen auch auftretende Grenzflächenreaktionen berücksichtigt werden. Ziel dieser Arbeit war es, die wichtigsten Einflussparameter auf die Benetzung in Systemen bestehend aus ausgewählten Fe-Legierungen auf Aluminiumoxid Substraten zu analysieren und mögliche Zusammenhänge zwischen diesen Parametern und einigen störenden Phänomenen in der Praxis der Stahlerzeugung, wie der Korrosion von Feuerfestmaterialien und dem Clogging von Eingussteilen des Gießsystems herauszufinden. Das Verständnis dieser Zusammenhänge würde zur gezielten Beeinflussung der Legierungseigenschaften beitragen, was wiederum das Potential für die Abschätzung von Verschleißerscheinungen erhöhen würde, um schlussendlich die Prozesse der Stahlerzeugung unter kontrollierten und optimierten Bedingungen ablaufen zu lassen. Für die Bestimmung der Benetzungswinkel wurde die Tropfenkonturanalyse an liegenden Tröpfchen angewandt. Die vor allem bei reaktiven Systemen auftretenden Grenzflächenreaktionen wurden mittels Rasterelektronenmikroskopie untersucht. In allen untersuchten Systemen wird die Benetzung von Legierungselementen stark beeinflusst, wobei in reaktiven Systemen die Beschaffenheit der Substratoberfläche eine noch stärkere Rolle spielt. Einen entscheidenden Einfluss haben die Metall-Keramik Grenzflächen, deren Modifizierung durch den Zusatz von reaktiven Elementen wie Titan erreicht wurde. Dabei konnte eine mäßige Verbesserung der Benetzung durch Ti-reiche Oxide in der Grenzschicht erzielt werden. Andererseits führte die Bildung von Herzynit zu einer Verschlechterung der Benetzung. In dieser Arbeit konnte der Nachweis erbracht werden, dass die auf der sessile drop Technik basierende Tropfenprofilanalyse eine geignete Methode darstellt, um komplexe Benetzungsmechanismen unter Prozessbedingungen zu simulieren und aus den Ergebnissen ein grundlegendes und quantitatives Verständnis der Grenzflächenbildung in Systemen bestehend aus Legierungen auf Fe-Basis und Aluminiumoxid Substraten zu bekommen.
Titel in ÜbersetzungUntersuchung der Benetzung und Grenzflächenreaktionen in Systemen bestehend aus Fe-Legierungen und Aluminiumoxid Substraten mittels Tropfenkonturanalyse
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Ludwig, Andreas, Beurteiler B (intern)
  • Bernhard, Christian, Beurteiler A (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2009

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Benetzbarkeit
  • Benetzung
  • Benetzungswinkel
  • Clogging
  • Grenzflächenreaktion
  • Kontaktwinkel
  • Korrosion
  • Oberflächenspannung
  • Reaktive Benetzung
  • Sessile Drop
  • Tropfenkonturanalyse

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