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Etemadieh, Kimiya:
Untersuchung der Temperatur- und Zeitabhängigkeit des Relaxationsverhaltens der intrinsischen Druckspannung von keramischen Schichten, die mittels der Pulveraerosoldepositionsmethode abgeschieden wurden.
Bayreuth
,
2025
(
Bachelorarbeit,
2025
, Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl Funktionsmaterialien)
Abstract
Diese Bachelorarbeit untersucht das Relaxationsverhalten der intrinsischen Druckspannung in keramischen TiO₂-Schichten, die mittels der Powder-Aerosol-Depositions-Methode (PAD) hergestellt wurden. Ziel war es, den bislang wenig erforschten Einfluss von Temperatur und Haltezeit auf den Abbau dieser Spannungen systematisch zu analysieren. Dazu wurden TiO2-Schichten (Rutil-Phase) auf 3YSZ-Substraten bei Raumtemperatur abgeschieden und anschließend bei 150 °C und 200 °C zwischen 15 Minuten und 48 Stunden lang wärmebehandelt. Die Ergebnisse zeigen, dass unbehandelte Proben eine charakteristische Druckspannung von etwa –1200 MPa aufweisen. Schon bei 150 °C beginnt ein deutlicher Spannungsabbau, der sich mit längerer Haltezeit verstärkt. Bei 200 °C ist der Effekt noch ausgeprägter. Trotz dieses Relaxationsprozesses bleiben die TiO2-Schichten morphologisch stabil, es treten keine Phasenumwandlungen auf und die Rutil-Struktur bleibt erhalten. Die Spannungsrelaxation verläuft überwiegend diffusionsgesteuert, wobei im untersuchten Temperaturbereich vor allem Korngrenzdiffusion (Coble-Kriechen) dominiert. Die Arbeit zeigt damit, dass bereits niedrige Temperprozesse ausreichen, um die hohen, prozessbedingt entstehenden Druckspannungen in PAD-TiO2-Schichten signifikant zu reduzieren, ohne die Materialstruktur zu beeinträchtigen. Dies bietet wichtige Potentiale für die Optimierung keramischer Funktionsschichten, die mit der PAD hergestellt werden, hinsichtlich Stabilität und Zuverlässigkeit. Für die Zukunft werden Untersuchungen bei höheren Temperaturen und längeren Haltezeiten empfohlen, um die Übergänge zwischen den unterschiedlichen Relaxationsmechanismen genauer zu erfassen.
Weitere Angaben
| Publikationsform: | Bachelorarbeit |
|---|---|
| Institutionen der Universität: | Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften Fakultäten > Fakultät für Ingenieurwissenschaften > Lehrstuhl Funktionsmaterialien > Lehrstuhl Funktionsmaterialien - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos Profilfelder > Advanced Fields > Neue Materialien Forschungseinrichtungen > Zentrale wissenschaftliche Einrichtungen > Bayreuther Materialzentrum - BayMAT |
| Titel an der UBT entstanden: | Ja |
| Themengebiete aus DDC: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften |
| Eingestellt am: | 13 Okt 2025 07:19 |
| Letzte Änderung: | 13 Okt 2025 07:19 |
| URI: | https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/94869 |