Steigerung der Randschichtfestigkeit von Keramik durch Kugelstrahlen

Kugelstrahlen ist eine weit verbreitete Oberflächenbehandlung zur Steigerung der statischen und dynamischen Festigkeit metallener Bauteile. Genutzt werden hier bei die mechanische Verfestigung der Randschicht und der Einbau günstiger Druckeigenspannungen. Jüngste Untersuchungen zeigten, dass unter bestimmten Randbedingungen auch in spröden keramischen Werkstoffen hohe Druckeigenspannungen über 1 GPa durch Kugelstrahlen eingebracht werden können. Durch das im folgenden beschriebene, patentierte Kugelstrahlverfahren [1] werden die Festigkeitseigenschaften keramischer Komponenten bei oberflächennahen Beanspruchungen teilweise drastisch verbessert. Solche Beanspruchungen liegen beispielsweise in keramischen Wälzlagerungen oder Umformwerkzeugen vor. Die wesentlichen Mechanismen der Festigkeitssteigerung werden beschrieben. Die Ergebnisse von Festigkeitsuntersuchungen unter Beanspruchungszuständen, wie sie beispielsweise im Wälzlager auftreten, belegen detailliert das Potenzial des Verfahrens speziell für den Werkstoff Siliciumnitrid. Ergänzend werden Ergebnisse von Kugelstrahlbehandlungen an Aluminiumoxid dargestellt.