Diplomarbeitsthema für von Herrn Radostin Gavrilov
Diplomarbeitsthema für von Herrn Radostin Gavrilov:
„Einfluss der Struktur von keramischen und metallischen Spritzpulvernauf deren thermische Eigenschaften“
gemeinsame Betreuung durch
Prof. Dr.-Ing. Evangelos Tsotsas
Institut für Verfahrenstechnik, Otto-von-Guericke-Universität
Dr. Manfred Nebelung
Fraunhofer Institut für Keramische Technologien und Sinterwerkstoffe,Dresden
Problembeschreibung:
Durch dieBeschichtung thermisch, mechanisch oder chemisch beanspruchter Oberflächenkönnen Funktion und Lebensdauer dieser Bauteile verbessert werden. Beithermischen Beschichtungsverfahren werden die Beschichtungsmaterialien(Keramik, Metall, Komposite) thermisch aufgeschmolzen und mit hoherGeschwindigkeit in einer Flamme oder einem Trägergas auf das Basismaterialaufgebracht. Voraussetzung für die Erzeugung einer homogenen Schicht mit guterHaftung sind homogen aufgeschmolzene Granulate, die dann auch homogen erstarrenoder rekristallisieren.
Die Herstellungdieser Spritzpulver (Granulate) erfolgt durch Feinstzerkleinerung und Mischungder Komponenten sowie anschließende Sprühtrocknung und Sinterung. DiePartikelgröße dieser Produkte liegt typischerweise bei 20-45 µm oder 60-120 µm.Abhängig von den Aufbereitungs- und Sinterparametern haben die Partikel einePorosität von 40-60 %. Inhomogene Materialverteilungen in den Granalien sowieunterschiedliche Energietransport-mechanismen führen zu ungleichmäßigerErwärmung während des Aufspritzens und damit zu minderwertigen Beschichtungen.
Aufgabenstellung:
In der Diplomarbeitsollen die thermischen Eigenschaften – Wärmeleitkoeffizient, Wärme-kapazität,Temperaturleitfähigkeit – für Spritzpulver unterschiedlicher Porosität bestimmtwerden. Dabei interessieren die Eigenschaften des Einzelkorns, die jedoch ausMessungen an Schüttungen der Pulver gewonnen werden sollen.
Zu Beginn derArbeit steht also eine Literaturanalyse zum Problem des Wärmetransports inSchüttungen, um eine Extrapolation von Schüttungen auf das Einzelkorn(„scale-down“) abzuleiten. Umgekehrt (sozusagen im „scale-up“) soll auch eineAbschätzung der thermi-schen Eigenschaften poröser Partikel aus deren Material-und Poreneigenschaften gegeben werden.
Dann sollenausgewählte Materialien (mit guter bzw. schlechter Wärmeleitung undunter-schiedlicher Porosität) experimentell charakterisiert werden. Dabeiwerden zum einen die Porosität und die Porengröße der Partikel sowie derSchüttung bestimmt – hierzu steht ein Hg-Porosimeter zur Verfügung; zum anderenwerden mit einem Hot-Disc-System die thermischen Eigenschaften derPartikelschüttungen bei Raumtemperatur gemessen. Zur Auswertung dieserMessungen im Bezug auf das Einzelkorn dient die theoretische Vorarbeit. Die sogewonnenen Ergebnisse sollen mit den berechneten Werten (aus dem „scale-up“)verglichen werden. Aus diesen Messungen sollten sich erste Informationen fürmögliche Bewertungsparameter der Spritzpulver ergeben. Aus der Literatur sollenschließlich Trends für den Bereich hoher Temperaturen abgeleitet werden.
Die vorgeschlageneArbeit soll als Basis für den Aufbau eines Versuchsstandes sowie für weiteretheoretische Arbeiten zur Erwärmung und zum Schmelzen poröser Kugeln dienen.
успех:)