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Effiziente Elektrolytentwicklung für die plasmaelektrolytische Oxidation von Titanaluminiden
Titanaluminidlegierungen sind moderne Leichtbauwerkstoffe zur Substitution von schweren Nickelbasissuperlegierungen in der Fahrzeug- und Luftfahrttechnik. Mithilfe der plasmaelektrolytischen Oxidation sind auf diesen Werkstoffen verschleißfeste oxidkeramische Schichten ohne thermische Beeinflussung des Substratgefüges herstellbar. Aufgrund der Komplexität des Prozesses und der Vielfalt möglicher Elektrolytzusätze gestaltet sich die Elektrolytentwicklung als sehr zeit- und ressourcenaufwendig. Ein effizienter Ansatz ist eine zweistufige Vorgehensweise zur Elektrolytentwicklung. Zunächst erfolgt ein zeiteffizientes und ressourcensparendes Elektrolytscreening zur Auswahl geeigneter Elektrolytzusätze. Anschließend werden Schichten mit anwendungsrelevanten Schichtdicken nach einem statistischen Versuchsplan mit ausgewählten Elektrolytzusätzen hergestellt und die Prozessbedingungen mit Schichtmikrostruktur und Schichteigenschaften korreliert.
WOMag 5/2017 Morgenstern, Roy; Sieber, Maximilian; Kneipel, Pierre; Scharf, Ingolf; Lampke, Thomas
Efficient electrolyte design for the plasma electrolytic oxidation of titanium aluminides
Titanium aluminides are modern lightweight materials for the substitution of high-density nickel based superalloys in the automotive and aerospace technology. The plasmaelectrolytic oxidation is suitable for the generation of wear-resistant oxide ceramic layers on these alloys without thermal degradation of the substrate alloy. Because of the complexity of the process and the variety of possible electrolyte additives, the conventional design of electrolytes is time- and resource-consuming. An efficient approach for the electrolyte design is a two-step process. Initially, a time efficient and resource-conserving electrolyte screening is conducted for the identification of suitable electrolyte components. Subsequently, coatings with industrial relevant thicknesses are generated according to a design of experiments including selected electrolyte additives and process conditions are correlated with coating microstructure and properties.
