Gleitreibungs-induzierte tribochemische Prozesse

• Antragsteller: Professor Dr. Günter Bräuer; Professor Dr.-Ing. Georg-Peter Ostermeyer
• Fachliche Zuordnung: Mechanik
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 431032577

In tribologischen Hochlastkontakten ist eine komplexe Grenzschichtdynamik zu beobachten, die u. a. von Körperoberflächen, Materialverlust und Verschleißstaub beeinflusst wird. Diese steht in direktem Zusammenhang mit makroskopischen Eigenschaften des Kontaktes, wie Reibwert, Verschleiß, Temperatur sowie Emissionen und definiert deren dynamisches Verhalten. Verantwortlich sind dabei insbesondere auch tribochemische Prozesse an den Reibkörpern wie auch am Verschleißstaub, die insbesondere durch thermische Inhomogenitäten getriggert werden. Diese thermischen Inhomogenitäten lassen sich auch auf lokale Ansammlungen von Grenzschichtpartikeln zurückführen, die über zusätzliche temporäre Kontaktinseln Dissipationsenergie im Tribokontakt bereitstellen.Ziel dieses Projektes ist es, Ansätze zur Berücksichtigung dieser chemischen Phänomene zu entwickeln und deren Einfluss auf die tribologischen Kennwerte zu untersuchen. Dazu finden unterschiedliche Techniken Anwendung, etwa tribologische Messungen, Charakterisierung und Analyse der Oberflächentopographie und -chemie, sowie Modellierung und Simulation. Hierfür werden eigens Minimalmischungen mit unterschiedlichen Komponenten selbst hergestellt, um chemische Reaktionen durch gezielte Komponentenauswahl bewusst hervorzurufen. Die tribologischen Untersuchungen werden hauptsächlich an einem selbst konstruierten hochautomatisierten Tribometer (AUT) durchgeführt. Zur Oberflächenanalytik kommen eine Vielfalt von Verfahren zum Einsatz, z.B. EDX, XRD, SIMS, FIB-REM und TEM. Diese miteinander eng verwobenen Untersuchungen sollen Möglichkeiten zur Erfassung chemischer Prozesse und deren Beeinflussung durch Parameterwahl sowie unterschiedlicher Komponenten bei den Minimalmischungen aufzeigen. Es soll dabei auch festgestellt werden, ob es Materialkomponenten gibt, mit denen die globale Dynamik der Reibung und des Verschleißes gezielt chemisch zu beeinflussen ist. Die Antragssteller wollen einen Beitrag dazu leisten, die Rolle dieses Dissipationskanales für die makroskopische Reibung in Hochlastkontakten zugänglich zu machen. Hierbei soll ein allgemeines Verfahren zur Untersuchung und Charakterisierung von tribochemischen Grenzschichten entwickelt werden, das auf unterschiedliche Hochlast-Reibpaarungen übertragen und angewandt werden kann.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen