Forschungs- & Entwicklungsinformationsdienst der Gemeinschaft - CORDIS

Elektronenstrahl für die Oberflächenbehandlung

Die Fortschritte der modernen industriellen Technologie sind erst durch die laufenden Forschungsaktivitäten zur Verbesserung der verwendeten Werkstoffe möglich geworden. Ein russisches Forschungsinstitut hat ein beispielloses Verfahren für die Oberflächenbehandlung von Werkstoffen entwickelt. Dabei kommen ein gepulster Elektronenstrahl und hoch spezialisierte Techniken für die Bestrahlung von Oberflächen zur Anwendung, die die Festigkeit sowie die elektrochemischen und elektrophysikalischen Eigenschaften von Werkstoffen und Fertigteilen erheblich verbessern.
Elektronenstrahl für die Oberflächenbehandlung
Bei der Apparatur handelt es sich um eine Elektronenquelle, die eine plasmagefüllte Diode mit einer Explosivemissionskatode enthält, mit der sich ein Hochstrom-Elektronenstrahl von geringer Energie mit einer Dauer von einer Mikrosekunde erzeugen lässt. Die entwickelten Techniken bestehen aus der Bestrahlung der bearbeiteten Oberfläche, bei der diese angeschmolzen wird und/oder eine Verdampfung des bestrahlten Materials stattfindet. Dadurch ergibt sich eine extrem glatte Oberfläche, die frei von unerwünschten Substanzen wie z.B. Fremdkörpereinschlüssen, Verunreinigungen und Gasen ist. Nach Beendigung der Bestrahlung setzt eine extrem schnelle Kristallisation der Schmelze ein, was der Grund für die verbesserten Eigenschaften der so behandelten Werkstoffe und Teile ist.

Schlüsselanwendungen für die vorgeschlagene Technologie sind die Erhöhung der Festigkeit und Lebensdauer von Werkzeugen aus Hartlegierungen und die Herstellung von Oberflächenlegierungen. Daneben können diese Techniken aber auch zur Optimierung des Ermüdungsverhaltens der Verdichterschaufeln von Gasturbinen, zum Glätten und Entfernen der hitzebeständigen Schutzbeschichtungen auf den Verdichterschaufeln von Flugzeugtriebwerken, zur Verbesserung der Korrosions- und Verschleißbeständigkeit von Metallstrukturwerkstoffen und zur Erhöhung der elektrischen Durchschlagsfestigkeit von Vakuumisolierungen eingesetzt werden. Darüber hinaus könnte die Elektronenstrahltechnologie sehr nützlich in der Zahnmedizin bei der Glättung und Reinigung von Prothesenoberflächen sein.

Gegenwärtig werden bei der thermischen Oberflächenbehandlung zwei ähnliche Systeme eingesetzt, nämlich gepulste Hochleistungslaser oder Hochleistungs-Ionenstrahlen. Im Vergleich zu Lasern ermöglicht die neue Technik eine bessere Energieabsorption durch das bestrahlte Objekt und somit einen höheren Wirkungsgrad. Hinzu kommt, dass eine Elektronenstrahlquelle zuverlässiger und kostengünstiger als eine vergleichbare Laserquelle ist. Im Gegensatz zu der komplexen Hochspannungserzeugung, die für Ionenstrahlquellen benötigt wird, ist die Elektronenstrahlquelle nicht nur einfacher und zuverlässiger, sondern auch sicherer, da bei der Erzeugung von Ionenstrahlen auch gesundheitsschädliche Röntgenstrahlung entsteht.

Weitere Informationen bietet die Website des renommierten Instituts für Hochstrom-Elektronik http://www.hcei.tsc.ru/ssi/techn/tech2_en.shtml

Verwandte Informationen

Datensatznummer: 80597 / Zuletzt geändert am: 2005-09-18
Bereich: Industrielle Technologien