Teilprojekt T2
Anwendungsaspekte für Sialon-Keramiken
Prof. Dr. rer. nat. Michael J. Hoffmann
Institut für Angewandte Materialien (IAM-KM)
Karlsruher Institut für Technologie
Bearbeiter: Dr.-Ing. Marco Riva Email: marco.riva∂kit.edu
| Im Rahmen des gemeinsam mit der Firma Ceramtec beantragten Transferprojektes T2 sollen Ergebnisse, die im Teilprojekt B1 „Keramische Werkstoffe für den Einsatz in hochbelasteten Gleitsystemen“ des SFB 483 erarbeitet wurden, in die industrielle Praxis übertragen werden. Dabei geht es um Anwendungsaspekte für die Werkstoffgruppe Sialone, um Methoden zur Prüfung und Lebensdauervorhersage unter statischer Belastung und um Verfahren zur Verbesserung der Schichthaftung. Im Einzelnen ergeben sich folgende Teilziele: - Verbesserung der Lebensdauervorhersagen für statisch beanspruchte Keramiken durch Einsatz angepasster Prüfverfahren. - Einschätzung des Potenzials von Sialonen für den Bereich der Endoprothetik. - Verbesserung der Haftung von Verschleißschutzschichten auf Sialon- Schneidkeramiken durch Oberflächenmodifizierung. Dafür sollen unterschiedliche Methoden (dynamisch/statisch) und Probengeometrien (4-Punkt-Biegung, 4-Kugeltest, Doppelringtest) zur Ermittlung des unterkritischen Risswachstums untersucht und verglichen werden. Die Simulation lebensdauerrelevanter Umgebungsmedien soll bei der vorliegenden Fragestellung in Ringerlösung erfolgen, mit der die Salzkonzentration der Synovialflüssigkeit nachgeahmt wird. Mit den daraus gewonnenen Erkenntnissen sollen die kommerziellen Oxid- sowie Nitridkeramiken des Projektpartners charakterisiert und eigenen Sialonkeramiken gegenübergestellt werden. Durch Restfestigkeitsmessungen an tribologisch beanspruchten Proben soll geklärt werden, wie sich für die Endoprothetik typische Reibbeanspruchungen auf die Betriebsfestigkeit der unterschiedlichen Keramiken auswirken. Letztendlich geht es um die Beurteilung der Sialone für medizintechnische Anwendungen im Vergleich mit Oxiden. Die Oberflächenmodifizierung von Sialonkeramiken zur Erhöhung der Haftfestigkeit für CVD/PVD-Verschleißschutzschichten soll durch Plasmaätzen bzw. durch Wärmebehandlung unter Stickstoffdruck durchgeführt werden. Entsprechend vorbehandelte Proben werden vom Kooperationspartner mit CVD- bzw. PVD-Hartstoffschichten versehen. Im Anschluss an die Beschichtung erfolgt die Charakterisierung der Schichtdicke und der Schichthaftung. Bei positiver Bewertung der Schichteigenschaften werden mit den beschichteten Musterteilen Zerspanungstests durchgeführt. |