Reibungs‐ und Verschleißverhalten von randschichtmodifizierter HfO 2 ‐verstärkter Al 2 O 3 ‐Keramik im ungeschmierten Gleitkontakt

Eine handelsübliche Aluminiumoxidkeramik wurde durch CO 2 ‐lasergestütztes Umschmelzen und Einlegieren von Hafniumoxid mit unterschiedlichen Anteilen an Yttriumoxid gezielt oberflächenmodifiziert. In Folge der Laserbehandlung entstanden bis zu 400 μm dicke Randschichten mit einem mehrphasigen Gefüge, das durch eine Al 2 O 3 ‐Matrix und eine feinlamellare, eutektische Reaktionsphase aus HfO 2 und Al 2 O 3 entlang der Kristallitgrenzen der Al 2 O 3 ‐Matrix gekennzeichnet war. Das tribologische Verhalten der legierten Keramik wurde im ungeschmierten, reversierenden Gleitkontakt in Paarung mit Al 2 O 3 ‐Kugeln bei Raumtemperatur und einer relativen Luftfeuchte von 50 % charakterisiert. Das Abrasivverschleißverhalten wurde unter furchender Beanspruchung durch SiC‐Abrasivpartikel untersucht. Das Reibungs‐ und Verschleißverhalten der lasermodifizierten Keramik wurde sowohl durch den Anteil als auch die Zusammensetzung des Legierungszusatzes beeinflusst. Die Untersuchungen zeigten für die randschichtmodifizierte Keramik im Vergleich zu einer kommerziell erhältlichen Al 2 O 3 ‐Keramik bzw. Al 2 O 3 ‐ZrO 2 ‐Mischkeramik (ZTA) deutlich verbesserte tribologische Eigenschaften. Die Reibungszahl konnte verringert und der Verschleißwiderstand erhöht werden.