|
→ Inhaltsverzeichnis  → Leseprobe
Andreas Schubert (Hrsg.)
Sebastian Winkler
Gasdichte Glas-Titan-Verbindungen durch Heißpressen – Fertigungsprozess und Bewertung
Scripts Precision and Microproduction Engineering, Band 15
140 Seiten, A5, Broschur
ISBN: 9783957351340
Verlag Wissenschaftliche Scripten
Im Rahmen der Arbeit wurde das Heißpressen als neuer Ansatz zur Fertigung gasdichter und mechanisch stabiler Glas-Titan-Verbindungen untersucht. Relevante Einflussgrößen des Fertigungsverfahrens wurden detailliert betrachtet, um quantitative Aussagen zur Wirkung auf die Bewertungskriterien Dichtheit und Haftung treffen zu können. Die Glas-Titan-Grenzfläche wurde mit Rasterelektronenmikroskopie analysiert. Es konnte gezeigt werden, dass für die Glasart B270 und die Titanlegierung Ti-6-4 stoffschlüssige Fügeverbindungen herstellbar sind, die für medizintechnische Anwendungen eingesetzt werden können. Die in der Arbeit entwickelte experimentelle Methodik umfasst die Fertigung und Bewertung der Glas-Metall-Verbindungen und eignet sich für die Untersuchung unbekannter Glas-Metall-Materialpaarungen.
__________________
1 Einleitung
2 Stand der Wissenschaft und Technik
2.1 Relevante Materialeigenschaften
2.1.1 Glaszustand und Glaswerkstoffe
2.1.2 Titan und Titanlegierungen
2.2 Technische Einsatzbereiche von Glas-Metall-Verbindungen
2.2.1 Historische Entwicklung und klassische Anwendungen
2.2.2 Medizinische Implantate
2.2.3 Weitere technische Anwendungen
2.3 Verfahren zur Herstellung von Glas-Metall-Verbindungen
2.3.1 Vorbehandlung der Metalloberflächen
2.3.2 Klassische Herstellung durch Glasschmelzen
2.3.3 Anodisches Bonden
2.3.4 Weitere Fügeverfahren
2.3.5 Heißpressen als alternatives Fertigungsverfahren
2.4 Methoden zur Qualifizierung von Glas-Metall-Verbindungen
2.4.1 Prüfung der Haftfestigkeit
2.4.2 Dichtheitsprüfung
2.4.3 Verfahren zur Analyse der Grenzfläche
2.4.4 Weitere Analyseverfahren
2.5 Physikalische Beschreibung und Modelle von Glas-Metall-Verbindungen
2.6 Bestehender Handlungsbedarf
3 Zielsetzung
4 Experimentelle Methodik
4.1 Entwicklung der experimentellen Methodik
4.1.1 Vorbetrachtungen
4.1.2 Modellgeometrie Sandwich
4.1.3 Modellgeometrie Fenster
4.2 Glas-Metall-Fügeverfahren
4.2.1 Aufbau der Versuchsanlage
4.2.2 Werkzeugsystem
4.2.3 Versuchsablauf
4.3 Messung der Haftfestigkeit
4.3.1 Aufbau der Versuchsanlage
4.3.2 Stirnzugversuch
4.3.3 Auspressversuch
4.4 Dichtheitsprüfung
4.4.1 Auswahl der Verfahren
4.4.2 Druckanstiegsverfahren
4.4.3 Heliumlecktest
4.5 Gesamtübersicht zur experimentellen Methodik
4.6 Fehleranalyse
4.6.1 Temperaturmessung
4.6.2 Kraftmessung
4.6.3 Dichtheitsmessung mit dem Druckanstiegsverfahren
4.6.4 Dichtheitsmessung mit dem Heliumlecktest
4.6.5 Messunsicherheiten im Vergleich
5 Versuchsplanung
5.1 Auswahl der Versuchsparameter für das Heißpressen
5.1.1 Eingrenzung der Einflussgrößen
5.1.2 Prozesstemperaturen und Glasviskosität
5.1.3 Prozesskraft beim Heißpressen
5.1.4 Mikrostruktur der Titanoberflächen
5.2 Vorbereitung der Proben
5.2.1 Herstellung der Glas- und Titanproben
5.2.2 Strahlbearbeitung der Titanoberflächen
5.2.3 Messtechnische Charakterisierung der Titanoberflächen
5.3 Werkstofftechnische Analyse der Glas-Titan-Grenzfläche
5.4 Planung der Versuchsserien
6 Auswertung und Diskussion
6.1 Einfluss der Fertigungsparameter auf Haftung und Dichtheit
6.1.1 Versuchsserie 1 – Sandwich – B270 / Ti-6-4
6.1.2 Versuchsserie 2 – Fenster – B270 / Ti-6-4
6.1.3 Versuchsserie 3 – Fenster – N-F2 / Ti-6-4
6.2 Analyse der Glas-Titan-Grenzfläche
6.2.1 Rasterelektronenmikroskopie
6.2.2 Thermomechanische Analyse
6.2.3 Energiedispersive Röntgenspektroskopie
6.3 Analyse der Haftungsmechanismen
7 Prozessgestaltung für die Fertigung mittels Heißpressen
8 Zusammenfassung und Ausblick
Literatur
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
Anlagen
| 
