Steigerung der statischen, zyklischen und wälzenden Tragfähigkeit von Siliciumnitrid durch Kugelstrahlen

Auf den Werkstoff Siliciumnitrid wurde ein für keramische Werkstoffe entwickeltes Kugelstrahlverfahren angewandt und die Tragfähigkeitssteigerung und Eigenspannungsausbildung untersucht. Neben der Ermittlung der statischen Tragfähigkeit wur den im Hinblick auf Anwendungen auch Tests mit zyklischen und wälzenden Beanspruchungen durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass es mit Hilfe der Kugelstrahlbehandlung möglich ist, sehr hohe Druckeigenspannungen in die randschichtnahen Bereiche mit bis zu 2000 MPa einzubringen. Noch in einer Tiefe von 60 µm sind hohe Druckeigenspannungen mit bis zu 800 MPa nachweisbar. Dies führt zu einer enormen Steigerung der statischen Tragfähigkeit um bis zu dem Faktor 3 bzw. um den Faktor 4 bei zyklischer Beanspruchung. Bei wälzender Beanspruchung wurde sogar eine Tragfähigkeitssteigerung bis zum 33-fachen des Ausgangswertes erreicht, bei allerdings deutlichem Materialabrieb.