Chemnitz, Techn. Universiẗat, Diss., 2003.

Beim Flammspritzen von Mischungen im System Al2O3-TiO2-ZrO2 treten vielfältige Effekte auf. Es kommt z.B. zur Ausbildung eines amorphen Anteils, der in Form von amorphen Sublamellen, dem primären amorphen Anteil, und in dendritisch geprägten Bereichen, dem sekundären amorphen Anteil im Gefüge vorliegt. Dieser beeinflusst die mechanischen Eigenschaften deutlich. Bei einer Temperaturbehandlung entstehende Ausscheidungen von ZrO2 oder verschiedenen Zirkoniumtitanaten beeinflussen die mechanischen Eigenschaften ebenfalls signifikant.

Beim Flammspritzen von Mischungen im System Al2O3-TiO2-ZrO2 treten vielfältige Effekte auf. Es kommt z.B. zur Ausbildung eines amorphen Anteils, der in Form von amorphen Sublamellen, dem primären amorphen Anteil, und in dendritisch geprägten Bereichen, dem sekundären amorphen Anteil im Gefüge vorliegt. Dieser beeinflusst die mechanischen Eigenschaften deutlich. Bei einer Temperaturbehandlung entstehende Ausscheidungen von ZrO2 oder verschiedenen Zirkoniumtitanaten beeinflussen die mechanischen Eigenschaften ebenfalls signifikant.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007.

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007

Gegenstand des Projektes war die Erforschung eines innovativen Werkstoffkonzeptes für feuerfeste Steine, wie Rohr- und Kanalsteine, die im Stahluntergussverfahren eingesetzt werden. Durch die Kombination eines feuerfesten, wärmedämmenden Werkstoffs auf der Basis von Reisschalenasche (RSA) mit einer Aluminiumoxid- oder aluminiumoxidreichen, über Flammspritzen erzeugten Beschichtung sollten sowohl exzellente wärmedämmende Eigenschaften als auch eine hohe Beständigkeit gegenüber chemischen Wechselwirkungen mit der Stahlschmelze erreicht werden. Für RSA-Substrate wurde eine ausreichende Feuerfestigkeit mit einer starken nicht-linearen Dehnung festgestellt. Flammgespritzte Schichten auf Basis von Aluminiumoxid wurden umfangreich charakterisiert. Die hergestellten Werkstoffverbunde zeigten eine gute Hochtemperaturstabilität sowie Thermoschockbeständigkeit. In Kooperation mit dem Industriepartner wurden mittels Flammspritzen funktionalisierte Kanalrohrstein-Prototypen erfolgreich mit Stahlschmelze beaufschlagt. Die erstarrten Stahlblöcke wurden hinsichtlich ihrer Population nicht-metallischer Einschlüsse mit Hilfe einer neu entwickelten Routine (automatisierter Rasterelektronenmikroskopie) inkl. umfassender detaillierter und statistischer Auswertung charakterisiert. Die Ergebnisse der Abgussversuche zeigten sogar eine leicht geringere Einschlusspopulation im Stahl nach Kontakt mit dem neuentwickelten Werkstoffverbund im Vergleich zum Schamotte-basierten Referenzmaterial. Das Projekt wurde von 2021 bis 2024 an der Technischen Universität Bergakademie Freiberg von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) gefördert (Projektnummer 456277449) und erfolgreich beendet.:1 Allgemeine Angaben 1 2 Zusammenfassung / Summary 1 3 Wissenschaftlicher Arbeits- und Ergebnisbericht 3 3.1 Ausgangsfragen und Zielsetzung des Projektes 3 3.2 Beschreibung der projektspezifischen Ergebnisse und Erkenntnisse 3 4 Veröffentlichte Projektergebnisse 10 4.1 Publikationen mit wissenschaftlicher Qualitätssicherung 10 4.2 Weitere Publikationen und öffentlich gemachte Ergebnisse 10 4.3 Patente 11 / The aim of the project was to investigate an innovative material concept for refractory bricks, such as runner bricks, which are used in the steel ingot casting process. By combining a refractory, heat-insulating material based on rice husk ash (RSA) with an alumina or alumina-rich coating produced by flame spraying, both excellent heat-insulating properties and high resistance to chemical interactions with the molten steel were expected. For RSA substrates, sufficient refractoriness with strong non-linear elongation was found. Flame-sprayed coatings based on alumina were extensively characterized. The material composites produced exhibited good high-temperature stability and thermal shock resistance. In cooperation with the industrial partner, functionalized runner brick prototypes by means of flame spraying were successfully exposed to molten steel. The solidified steel blocks were characterized with regard to their population of non-metallic inclusions using a newly developed routine (automated scanning electron microscopy), including comprehensive detailed and statistical evaluation. The results of the casting tests even showed a slightly lower population of inclusions in the steel after contact with the newly developed composite material compared to the fireclay-based reference material. The project was funded by the German Research Foundation (DFG) from 2021 to 2024 at the Technische Universität Bergakademie Freiberg (project number 456277449) and was successfully completed.:1 Allgemeine Angaben 1 2 Zusammenfassung / Summary 1 3 Wissenschaftlicher Arbeits- und Ergebnisbericht 3 3.1 Ausgangsfragen und Zielsetzung des Projektes 3 3.2 Beschreibung der projektspezifischen Ergebnisse und Erkenntnisse 3 4 Veröffentlichte Projektergebnisse 10 4.1 Publikationen mit wissenschaftlicher Qualitätssicherung 10 4.2 Weitere Publikationen und öffentlich gemachte Ergebnisse 10 4.3 Patente 11

Compositwerkstoffe mit Hartstoffverstärkung für das thermische Spritzen finden eine breite Anwendung als Beschichtungswerkstoffe, da sie einen sehr guten Verschleißschutz bieten. Die bislang zur Verfügung stehenden konventionellen karbidhaltigen Pulver für die Herstellung verschleißfester Schichten enthalten zum Teil höhere Mengen an Elementen, die sowohl als kostenintensiv als auch bedenklich im Hinblick auf die Umweltverträglichkeit (z.B. Ni, Cr und Co) einzustufen sind. Die Untersuchungen wurden im Rahmen der Zusammenarbeit des Lehrstuhls für Verbundwerkstoffe der TU Chemnitz mit dem Belorussischen Institut für Pulvermetallurgie Minsk durchgeführt. Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Entwicklung neuartiger SHS-Verbundwerkstoffe auf der Basis von Eisen-Titankarbid, die als preiswerte und umweltfreundliche Spritzpulver zum thermischen Spritzen von verschleißbeständigen Schichten eingesetzt werden können. Als metallische Bindephasen für die Herstellung der Verbundpulver wurden kostengünstiges Eisen und unterschiedliche Eisenlegierungen verwendet. Es werden die Gesetzmäßigkeiten des Werkstoffverhaltens während der SH-Synthese, bei der spritztechnischen Verarbeitung durch die APS-, VPS- und HVOF sowohl bei der Schichtbildung als auch während der verschiedenen Verschleißuntersuchungen vorgestellt, die durch umfassende metallkundliche Betrachtungen begleitet werden. Die Ergebnisse aus den Verschleißuntersuchungen der synthetisierten TiC-haltigen Spritzschichten sowie der Spritzschichten aus den herkömmlichen Pulvern werden verglichen. Die gewonnenen Erkenntnisse schaffen Voraussetzungen für vielfältige Anwendungen von SHS-Verbundwerkstoffen des Fe/TiC-Systems für das thermische Spritzen hochverschleißfester Schichten.

Compositwerkstoffe mit Hartstoffverstärkung für das thermische Spritzen finden eine breite Anwendung als Beschichtungswerkstoffe, da sie einen sehr guten Verschleißschutz bieten. Die bislang zur Verfügung stehenden konventionellen karbidhaltigen Pulver für die Herstellung verschleißfester Schichten enthalten zum Teil höhere Mengen an Elementen, die sowohl als kostenintensiv als auch bedenklich im Hinblick auf die Umweltverträglichkeit (z.B. Ni, Cr und Co) einzustufen sind. Die Untersuchungen wurden im Rahmen der Zusammenarbeit des Lehrstuhls für Verbundwerkstoffe der TU Chemnitz mit dem Belorussischen Institut für Pulvermetallurgie Minsk durchgeführt. Die vorliegende Arbeit befaßt sich mit der Entwicklung neuartiger SHS-Verbundwerkstoffe auf der Basis von Eisen-Titankarbid, die als preiswerte und umweltfreundliche Spritzpulver zum thermischen Spritzen von verschleißbeständigen Schichten eingesetzt werden können. Als metallische Bindephasen für die Herstellung der Verbundpulver wurden kostengünstiges Eisen und unterschiedliche Eisenlegierungen verwendet. Es werden die Gesetzmäßigkeiten des Werkstoffverhaltens während der SH-Synthese, bei der spritztechnischen Verarbeitung durch die APS-, VPS- und HVOF sowohl bei der Schichtbildung als auch während der verschiedenen Verschleißuntersuchungen vorgestellt, die durch umfassende metallkundliche Betrachtungen begleitet werden. Die Ergebnisse aus den Verschleißuntersuchungen der synthetisierten TiC-haltigen Spritzschichten sowie der Spritzschichten aus den herkömmlichen Pulvern werden verglichen. Die gewonnenen Erkenntnisse schaffen Voraussetzungen für vielfältige Anwendungen von SHS-Verbundwerkstoffen des Fe/TiC-Systems für das thermische Spritzen hochverschleißfester Schichten.