Nanoindenter
Final Report Abstract
Der Lehrstuhl für Werkstofftechnologie (LWT) der Technischen Universität Dortmund untersucht unter dem Leitgedanken von anwendungsorientierter Forschung werkstofftechnologische Konzepte und Lösungsansätze für die Produktionstechnik im Bereich der Oberflächen- und Fügetechnik sowie der Pulvermetallurgie. Die hergestellten Werkstoffsysteme bieten neben fertigungs- und verarbeitungstechnologischen Herausforderungen oft die Schwierigkeit einer präzisen Bestimmung von Werkstoffkennwerten. Besonders im Bereich der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD), bei der eine präzise Bestimmung von mechanischen Materialkenngrößen in Schichten < 3µm oftmals erforderlich ist, findet der Nanoindenter sein Haupteinsatzgebiet. Als wichtigste kooperative Forschungsprojekte, bei denen das genehmigte Großgerät zum Einsatz kommt, sind in diesem Zusammenhang der SFB 708, der SFB/TR 30 und der SFB/TR 73 anzuführen. Die Möglichkeiten der detaillierten Bestimmung von Härte, Elastizitätsmodul und der Bildung des Verhältnisses von H³/E² haben entscheidend dazu beigetragen die Forschungsaktivitäten und die Leistungsfähigkeit der abgeschiedenen Schichten zu verbessern. Dies umfasst sowohl die Charakterisierungsmöglichkeit von funktional-gradierten Schichtsystemen im SFB/TR 30 als auch die Untersuchung von keramischen Verschleißschutzschichten auf bionisch strukturierten Oberflächen zur Umformung von hochfesten Materialien. Überdies hinaus wurden Untersuchungen von DLC-Schichtsystemen (Diamant Like Carbon), unterschiedliche Schichtarchitekturen und -designs (Mono- und Multilayer, gradierte Schichtsysteme) sowie die Prüfung von selbstheilenden Schichtsystemen (Shape-memory-effekt) bezüglich der mechanischen Eigenschaften durchgeführt. Auf Grund der Möglichkeit zur präzisen Schichtcharakterisierung mittels des Nanoindenters konnte im Rahmen des SFB/TR 30 zusätzlich drei jungen Wissenschaftlern in Form von Kurzzeitstipendien die Möglichkeit gegeben werden ergänzende Forschungsaktivitäten nach zu gehen. Zusätzlich zur Charakterisierung von PVD-Schichtsystemen wurde der Nanoindenter im Rahmen des SFB 708 in verschiedenen Teilprojekten zur Analyse von thermisch gespritzten Schichtsystemen verwendet. Neben Anwendungen in kooperativen Projekten der Oberflächentechnik wurde das Gerät zusätzlich für zahlreiche anderen Anwendungsgebiete eingesetzt. Dies beinhaltet die Ermittlung von Sprödphasen, die Bestimmung von Diffusionszonen in Löt- und Schweißverbindungen sowie die Analyse der Temperaturabhängigkeit mechanischer Material- und Schichteigenschaften. Des Weiteren wurde das Messinstrument für diverse Voruntersuchungen zur Einwerbung weiterer Drittmittel und dem Anstoß neuer Forschungsideen verwendet.
Publications
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