Untersuchungen zum Einfluss einer diamond like carbon (DLC) Beschichtungen auf das Ermüdungsverhalten von Ti6Al4V und Aufklärung der dabei auftretenden Mechanismen zur Rissinitiierung

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Martina Zimmermann
• Fachliche Zuordnung: Mechanische Eigenschaften von metallischen Werkstoffen und ihre mikrostrukturellen Ursachen ; Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 566407620

Im Projekt wird ein werkstoffphysikalisches Verständnis für den Einfluss einer harten, vorrangig als verschleißbeständig designten Beschichtung auf das Ermüdungsverhalten eines Bauteils im Vergleich zum unbeschichteten Zustand bei Raumtemperatur und einer anwendungsrelevanten Temperatur von 300 °C entwickelt. Dies geschieht exemplarisch an dem Werkstoffverbund Ti6Al4V-Grundwerkstoff mit DLC-Beschichtung. Als Schichtsystem wird die Variante ta-C gewählt, da es sich hierbei um die härteste und verschleißfesteste Schichtvariante für besonders anspruchsvolle tribologische Anwendungen handelt und ta-C in einem großen Spektrum variierter Schichteigenschaften von Härte, E-Modul und Topografie nahezu defektfrei abgeschieden werden kann. Dabei gilt es zu untersuchen, welche Art von Vorstufen der Ermüdungsrissinitiierung bei diesem Werkstoffverbund mit einem Übergang von amorpher (ta-C) zu kristalliner (Ti6Al4V) Struktur auftreten bzw. unterdrückt werden und welchen Effekt sie auf die Ermüdungsfestigkeit haben. Die geplanten Ermüdungsprüfungen werden durch zwei neue methodische Ansätze zur Aufklärung der Schädigungsentwicklung ergänzt. Zum einen soll die zyklische Indentierung zur Vorab-schätzung der Schichtermüdung systematisch untersucht und entsprechend der jeweiligen Schädigungsphänomene bewertet werden. Zum anderen dient der Einsatz der Oberflächenwellenspektroskopie der indirekten Detektion der Ermüdungsrissinitiierung im schwer zugänglichen Schicht-Substratverbund. Nach Abschluss des Projekts sind die dominierenden Einflussgrößen des Schicht-Substrat-Verbundes auf dessen Ermüdungsverhalten und ein möglicher Temperatureinfluss aufgeklärt.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen