1 Einleitung ................................................... 1
1.1 Oxidation von metallischen Systemen bei erhöhten und
hohen Temperaturen ...................................... 2
1.1.1 Grundlagen der Oxidation ......................... 2
1.1.2 Überblick zu Oxidationsarten ..................... 4
1.1.3 Oxidation von Legierungen ........................ 6
1.2 Das Al - Ni-System ...................................... 8
1.2.1 Alitierschichten - Aluminiumhaltige
Diffusionsschichten .............................. 9
1.2.2 Intermetallische Komposite auf Basis einer
Matrix aus dem Ni - Al-System ................... 12
1.3 Ziele der Arbeit ....................................... 16
2 Angewandte Beschichtungstechniken ........................... 17
2.1 Elektrolytische Beschichtung ........................... 18
2.1.1 Allgemein - wässrige elektrolytische
Abscheidung ..................................... 18
2.1.2 Elektrolytische Legierungsabscheidung von
Nickelwolframlegierungen ........................ 21
2.1.3 Sonderverfahren-aprotische Abscheidung von
Aluminium ....................................... 22
2.2 MOCVD-Beschichtung ..................................... 23
2.2.1 Allgemeine Verfahrensbeschreibung zur MOCVD-
Abscheidung ..................................... 23
2.2.2 MOCVD-Abscheidung zur Aluminierung .............. 26
3 Theoretische Grundlagen ..................................... 28
3.1 Periodische Strukturen ................................. 28
3.1.1 Perlitreaktion .................................. 28
3.1.2 Liesegang-Phänomen .............................. 28
3.1.3 Periodische Multilagenschichten in
metallischen Diffusionssystemen ................. 29
3.2 Besonderheiten der Diffusion in ternären Systemen ...... 31
3.3 Rietveld-Analyse ....................................... 34
4 Experimenteller Teil ........................................ 37
4.1 Herstellung (Ni, W)-beschichteter Proben ............... 37
4.1.1 Versuchsaufbau .................................. 37
4.1.2 Parameter bei der Beschichtung der (Ni, W)-
Proben .......................................... 38
4.2 Weitere Substratmaterialien für die Aluminierung -
(Ni, Cr) und (Ni, Mo) .................................. 39
4.3 Aluminierung ........................................... 40
4.4 Wärmebehandlung zur Erzeugung des
Diffusionsschichtaufbaus ............................... 40
4.5 Charakterisierung der Proben ........................... 42
4.5.1 Präparation von metallographischen
Querschliffen und Charakterisierung mit Hilfe
des Lichtmikroskopes ............................ 42
4.5.2 Rasterelektronenmikroskopische Untersuchung
und energiedispersive Röntgenanalyse ............ 42
4.5.3 Röntgenfeinstrukturanalyse ...................... 43
4.5.4 Charakterisierung mit Hilfe des Nanoindenters ... 43
4.5.5 Charakterisierung der Mikrohärte ................ 44
5 Ergebnisse .................................................. 45
5.1 Darstellung der Ergebnisse aus dem (Ni, W)/AI-System ... 45
5.1.1 Charakterisierung nach der Beschichtung ......... 45
5.1.1.1 Mikrostruktur und
Phasenzusammensetzung .................. 45
5.1.1.2 Nanohärte und Mikrohärte ............... 49
5.1.1.3 Zusammenfassung der Ergebnisse nach
der Beschichtung ....................... 50
5.1.2 Charakterisierung nach der Wärmebehandlung ...... 51
5.1.2.1 Mikrostruktur und
Phasenzusammensetzung .................. 51
5.1.2.2 Nanoindentermessungen und
Mikrohärtemessung ...................... 63
5.1.2.3 Entwicklung des
Diffusionsschichtaufbaus ............... 66
5.1.2.4 Einfluss der Abkühlrate auf die
Diffusionsschichtausbildung ............ 68
5.1.2.5 Vergleich mit Liesegang-Phänomen ....... 69
5.1.2.6 Langzeitauslagerung .................... 71
5.1.2.7 Zusammenfassung der Ergebnisse nach
der Wärmebehandlung .................... 73
5.2 Vergleichsergebnisse aus dem (Ni, Mo)/Al- und (Ni,
Cr)/Al- Diffusionssystem ............................... 74
5.2.1 Mikrostruktur der beschichteten (Ni, Mo)/Al-
und (Ni, Cr)/Al-Proben .......................... 74
5.2.2 Mikrostruktur der getemperten (Ni, Mo)/Al- und
(Ni, Cr)/Al-Proben .............................. 75
5.2.3 Langzeitauslagerung ............................. 79
5.2.4 Zusammenfassung der Vergleichsysteme (Ni, Mo)/
AI und (Ni, Cr)/Al .............................. 81
6 Diskussion .................................................. 83
6.1 Darstellung des (Ni, W)/Al-Systems ..................... 83
6.1.1 Charakterisierung nach Beschichtung ............. 83
6.1.2 Charakterisierung nach Wärmebehandlung .......... 84
6.1.2.1 Mikrostruktur .......................... 84
6.1.2.2 Mechanische Eigenschaften aus der
Mikro- und Nanohär-teuntersuchung
des Multilagenschichtaufbau ............ 88
6.1.2.3 Untersuchung der
Schichtentwicklungskinetik ............. 91
6.1.2.4 Untersuchung der periodischen
Lagenausbildung ........................ 94
6.1.2.5 Zusammenfassung der Ergebnisse nach
Wärmebehandlung ........................ 98
6.2 Vergleich zum (Ni, Mo)/Al- und (Ni, Cr), Al-
Diffusionssystem ....................................... 99
6.2.1 Mikrostruktur der beschichteten (Ni, Mo)/Al-
und (Ni, Cr)/Al-Proben .......................... 99
6.2.2 Mikrostruktur der getemperten (Ni, Mo)/Al- und
(Ni, Cr)/Al-Proben .............................. 99
6.2.3 Mikrostruktur der getemperten (Ni, Mo)/Al- und
(Ni, Cr)/Al-Proben im Vergleich zu (Ni,
W)/Al .......................................... 102
7 Resümee .................................................... 106
7.1 Zusammenfassung ....................................... 106
7.2 Ausblick .............................................. 109
A Anhang ..................................................... 110
Literaturverzeichnis .......................................... 113
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