Servicenavigation

Detailseite

Zurück

Projekt Druckansicht

TRIGUS - Tribologisch induzierte Grenzflächen- und Strukturveränderungsprozesse in Trockenschmiersystemen unter definierten Atmosphären

Fachliche Zuordnung Beschichtungs- und Oberflächentechnik
Herstellung und Eigenschaften von Funktionsmaterialien
Förderung Förderung von 2019 bis 2023
Projektkennung Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 415726702
 
Erstellungsjahr 2025

Zusammenfassung der Projektergebnisse

Im Projekt TRIGUS wurden durch Reibung verursachte Strukturveränderungen von 2 Trockenreibungs-Modellsystemen, wasserstofffreiem amorphem Kohlenstoff (ta-C) und Molybdändisulfid (MoS2), in Abhängigkeit von Atmosphäre, Gegenkörper und Fremdatomen untersucht. Dazu wurden mehr als 150 Reibexperimente unter definierter Atmosphäre durchgeführt. Die Ausgangsschichten, Reibspuren und Gegenkörperkontaktflächen wurden lateral und tiefenaufgelöst mittels Ionenstrahl-Mikroanalyse, Ramanspektroskopie, Rasterelektronenmikroskopie und in Einzelfällen durch Querschnitts-Transmissionselektronenmikroskopie charakterisiert. Die Weiterentwicklung und neue Ansätze zu triboskopischen Methoden erlaubten eine quantitative Auswertung des zeitlichen und lateralen tribologischen Verhaltens. Die unseres Wissens nach erstmals zur Analyse von Trockenreibsystemen eingesetzte Ionenstrahl-Mikroanalyse lieferte detaillierte Informationen zu Elementübertrag, -verteilung und -konzentration in der Reibspur und auf dem Gegenkörper, die mit dem Reibmechanismus korreliert werden konnten. Durch Implantation mit Si und Ta in ta-C sowie Ko-Abscheidung von C und Si konnte die Umgebungsabhängigkeit des Reibwertes des ta-C signifikant verringert werden. Die ta-C:Ta-Schicht wies zudem eine nahezu unverändert hohe Härte und einen ähnlich hohen E-Modul wie ta-C auf, was auf strukturelle Besonderheiten dieses Systems zurückgeführt wurde. Im Reibkontakt von ta-C gegenüber 4 metallischen und 2 keramischen Gegenkörpern zeichnete sich die Paarung ta-C/Messing durch einen Kurzzeit-Reibwert von 0.05 ≤ µ ≤ 0.13 sowohl unter Umgebungsbedingungen als auch im Vor- und Hochvakuum aus. Im Reibsystem MoS2/100Cr6 Stahl wurde der atmosphärenabhänge Reibwert mit Strukturveränderungen von Reibschicht und Gegenkörperoberfläche korreliert. Nach Reibexperimenten in trockener Luft wurde entgegen dem aktuellen Stand der Erkenntnis keine Oxidation der MoS2-Schicht gefunden. Andererseits zeigte sich eine heterogene Element- und Strukturverteilung auf dem Gegenkörper. Diese wurde einer Reihe von komplexen Zwischenstufen der allgemeinen Zusammensetzung FenMoxOySz zugeordnet. Als Reibmechanismus wurde der Übertrag von MoS2 auf den Gegenkörper vorgeschlagen, das unter dem Reibdruck und möglicher Mitwirkung des Gegenkörpermaterials unvollständig oxidiert. Des Weiteren wurde die Wechselwirkung von ta-C und MoS2-Schichten mithilfe mikrostrukurierter Substrate untersucht und eine erhöhte mechanische Belastbarkeit an Luft und in Vakuum aufgezeigt. Die Ergebnisse präzisieren und erweitern das Mechanismusverständnis zu den untersuchen Trockenreibungs-Modellsystemen und erlauben zukünftig durch geeignete Anpassung der Oberflächen in der Raumfahrt, Medizintechnik und Vakuumtechnik verbesserte tribologische Eigenschaften zu erzielen.

Link zum Abschlussbericht

https://nbn-resolving.org/urn:nbn:de:bsz:d120-qucosa2-994165

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

 
 

Zusatzinformationen

© 2026 DFG Kontakt / Impressum / Datenschutz

Textvergrößerung und Kontrastanpassung