Dreistufiger Oxidationsprozess für Zirkonium zur Verbesserung der Oxidschichthaftung

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Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Optimierung der Eigenschaften von oxidiertem Zirkonium um das Einsatzgebiet von künstlichen Gelenken auszuweiten. Vor allem auf dem Gebiet der gleichzeitig korrosiv und erosiv beanspruchten tribologischen Bauteile ist aufgrund der chemischen Beständigkeit von Zirkonium ein großes Potenzial vorhanden. Um dieses auszuschöpfen, muss das oxidierte Zirkonium in Hinsicht auf die mechanischen Eigenschaften des Substratmaterials und die Oxidschichthaftung verbessert werden. In dieser Arbeit sollen die mechanischen Eigenschaften des Grundwerkstoffes vor allem die Härte, aber auch die Festigkeit, bei möglichst geringer Abnahme der Duktilität, durch die Entwicklung einer neuen Legierung gesteigert werden. Die Schichthaftung soll durch die gesteigerte Härte, und somit auch geringere Verformung bei punktuellen Belastungen, verbessert werden. Zusätzlich soll die neue Legierung die tetragonale Phase des Oxids bis auf Raumtemperatur stabilisieren, um die Ausbildung und Ausbreitung von Rissen zu minimieren. Abschließend wird die Adhäsion der Oxidschicht durch eine Reduktionsbehandlung und dem damit verbundenen Entstehen einer sauerstoffreichen Diffusionsschicht erhöht.