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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
(
Bachelor thesis,
2025
, Universität Bayreuth, Fakultät für Ingenieurwissenschaften, Lehrstuhl Funktionsmaterialien)
Abstract in another language
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.
Further data
| Item Type: | Bachelor thesis |
|---|---|
| Institutions of the University: | Faculties > Faculty of Engineering Science Faculties > Faculty of Engineering Science > Chair Functional Materials > Chair Functional Materials - Univ.-Prof. Dr.-Ing. Ralf Moos Profile Fields > Advanced Fields > Advanced Materials Research Institutions > Central research institutes > Bayreuth Center for Material Science and Engineering - BayMAT |
| Result of work at the UBT: | Yes |
| DDC Subjects: | 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering |
| Date Deposited: | 13 Oct 2025 07:19 |
| Last Modified: | 13 Oct 2025 07:19 |
| URI: | https://eref.uni-bayreuth.de/id/eprint/94869 |