Untersuchung tribologischer Systeme mit Y-TZP-Keramiken

Im Fokus dieser Arbeit steht die Analyse des Reib- und Verschleißverhaltens von tribologischen Systemen mit Zirkonoxidkeramiken (Y-TZP-Keramiken) im Kontakt mit gesintertem Siliziumcarbid bei niedrigen Beanspruchungen. Die Gleitreibung aktiviert in Abhängigkeit von der Korngröße der Y-TZP-Keramiken eine lokale Umwandlung der metastabilen tetragonalen in die stabile monokline Phase. Diese wurde mit Raman-Spektroskopie innerhalb der Reibspuren detektiert. Die Intensität der Phasenumwandlung wirkt sich wiederum auf die Schädigungsentwicklung in Form von Oberflächenzerrüttung und tribochemischem Verschleiß aus, die mit REM und EDX untersucht wurden. Mithilfe von FIB-Schnittbildern konnten darüber hinaus mikrostrukturelle Veränderungen unter der Oberfläche aufgeklärt werden. Des Weiteren wurde das Phasenumwandlungsverhalten der Zirkonoxidkeramiken bei hydrothermaler Belastung analysiert. Die Lagerung der Keramiken im Wasserdampf generiert auf der Oberfläche eine rissbehaftete Transformationszone, die mit konstanter Geschwindigkeit ins Werkstoffinnere wächst. Infolgedessen schädigt eine anschließende tribologische Belastung die Mikrostruktur massiv und erzeugt hohe Reibung.