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Oberflächenmodifikation von austenitischem Edelstahl mit gepulsten Ionenstrahlen

Müller, Dirk

English Title: Surface modification of austenitic stainless steel with pulsed ion beams

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Abstract

In dieser Arbeit geht es um die Modifizierung der Oberflächeneigenschaften des austenitischen Edelstahls X2CrNi18-9 zur Verbesserung seiner tribologischen Eigenschaften und seines Korrosionsverhaltens. Dafür wurden Proben des Werkstoffs mit gepulsten Ionenstrahlen behandelt, wobei Stickstoff, Neon und Argon als Arbeitsgase eingesetzt wurden. Eine Ionenpulsimplantationsanlage wurde am Physikalisch-Chemischen Institut der Universität Heidelberg im Rahmen dieser Arbeit aufgebaut. Die Analyse und Charakterisierung der behandelten Proben erfolgte zum großen Teil am Physikalischen Institut der Staatlichen Universität in Porto Alegre (Brasilien). Zum Einsatz kamen dabei mikroskopische Methoden (SEM, AFM), Ionenstrahlanalytik (NRA, RBS), röntgenographische Methoden (GXRD, XRD), Mößbauer (CEMS), Härte- und Verschleißmessungen, sowie Korrosionsuntersuchungen (Zyklovoltametrie). Es zeigte sich bei der Analyse der behandelten Proben, dass in Abhängigkeit der verwendeten Strahlbedingungen Phasentransformationen stattfinden. Einige Proben zeigten lokale Aufschmelzungen. Die mechanischen Eigenschaften konnten erheblich verbessert werden, wobei man eine Härtezunahme von bis zu 100 in einer Tiefe von 50nm im Vergleich zur Referenzprobe beobahtet wurde.

Translation of abstract (English)

This contribution treats the modification of the surface properties of austenitic stainless steel X2CrNi18-9, to improve its tribological characteristics and corrosion behavior. Therefore, samples were treated with pulsed ion beams, whereby nitrogen, neon and argon as work gases were used. An ion pulse implantation system was constructed at the Physical-Chemical Institute of the University of Heidelberg. The analysis and characterisation of the treated samples took mainly place at the Physical Institute of the Universidade Federal do Rio Grande do Sul in Brazil. We used microscopic methods (SEM, AFM), ion beam analytic methods (NRA, RBS), radiographic methods (GXRD, XRD), Mößbauer (CEMS), hardening and friction measurements, as well as corrosion investigations (Zyclovoltametry). The results of the analysis showed that various phase transformation occurred in dependence of the treatment conditions that were applied. Some samples showed local meltings. The mechanical characteristics of the treated samples could be improved significantly of more than 100 in a depth of 50nm, in comparison to the reference sample.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Prof. Dr. Dr. Wolf, Gerhard Karl
Date of thesis defense: 15. February 2002
Date Deposited: 11. Apr 2002 00:00
Date: 2002
Faculties / Institutes: Fakultät für Chemie und Geowissenschaften > Institute of Physical Chemistry
Subjects: 540 Chemistry and allied sciences
Controlled Keywords: Austenitischer Stahl, Nitrierung, Implantation, Oberflächenbehandlung
Uncontrolled Keywords: Aufschmelzungaustenitic steel , nitriding , implantation , surface treatment , melting
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