Das Ziel des Teilprojektes des Lehrstuhl Werkstofftechnik (LWT) ist die Entwicklung und Charakterisierung neuartiger Werkstoffe und Beschichtungen für Verschleißschutzanwendungen, die durch den Einsatz rezyklierter Hartstoffe eine hohe Ressourceneffizienz aufweisen und einen Beitrag zur Substitution von Wolframkarbid leisten. Neben werkstofftechnischen Untersuchungen, wie Gefügeuntersuchungen und der Bestimmung der mechanischen, chemischen und tribologischen Eigenschaften sowohl des gesamten Werkstoffs als auch einzelner Gefügebestandteile, ist es das Ziel neue Werkstoffkonzepte auf Basis vorliegender Rezyklate (verschlissene Bauteile, Spanmaterial) zu entwickeln und nachfolgend zu verarbeiten. Als Verdichtungstechnologien werden das Supersolidus Flüssigphasensintern und das Kurzeitsintern eingesetzt. Die dafür zu verwendenden Ausgangswerkstoffe müssen im Falle der Hartphasen (TiC) zunächst durch ein geeignetes Verfahren aus dem Spanmaterial oder verschlissenen Bauteilen herausgelöst, durch Mischen mit weiteren metallischen Pulvern zu einem Legierungskonzept aufbereitet und für die daran anschließende Verarbeitung bezüglich der Partikeleigenschaften konditioniert werden. Die optimale Pulverzusammensetzung, die maßgeblich die Gefügeausbildung und somit die Eigenschaften des verdichteten Werkstoffs bestimmt, kann zuvor über Gleichgewichtsberechnungen bestimmt werden. Auch können während des Verdichtungsprozesess ablaufende Stofftransporte an den jeweiligen Grenzflächen (TiC-Metallmatrix) durch Diffusionsberechnungen abgeschätzt und durch die Anpassung des Legierungskonzeptes in ihrer Wirkung verstärkt oder unterdrückt werden. Schließlich wird das Werkstoffverhalten unter realen Betriebsbedingungen bewertet, indem beschichtete Bauteile vorzugsweise unter verschleißender Beanspruchung im Einsatz in regelmäßigen Abständen bewertet werden.
Der heutige Stand der Technik im Aluminiumdruckguss erfordert den Einsatz von Formtrennmitteln. Zu deren Nebenwirkungen gehoert aber eine Verschlechterung der Oberflaechenqualitaet des Gussteils. Formtrennmittel beeintraechtigen die Arbeitsplatzqualitaet und sind unter oekologischen Gesichtspunkten als bedenklich zu betrachten. Um den Einsatz von Trennmitteln zu vermeiden und gleichzeitig die Standzeit der Druckgusswerkzeuge zu erhoehen, wurden diese im DC-Puls-PACVD Verfahren beschichtet. Durch die im Projektverlauf optimierten nitridischen, karbidischen und boridischen Schichtsysteme auf Titanbasis konnte eine Reduzierung des Trennmittelvolumens um 97 Prozent bewirkt werden. Gleichzeitig wird durch die Beschichtung die Standzeit der Druckgusskerne deutlich gesteigert. Dabei erwiesen sich alle untersuchten Schichtsysteme als durchaus geeignet. Durch die in dieser Studie untersuchten PACVD-Schichten konnte die Standzeit im Vergleich zu unbeschichteten Proben durch TiN um mehr als den Faktor 130 und durch die Multilayerschicht TiN/TiC um ueber den Faktor 160 erhoeht werden. Als besonders vielversprechend erwiesen sich die Titanbornitride, die nach mehr als dem 300-fachen der Standzeit einer unbeschichteten Dummyprobe noch nicht versagt hatten.