Prakt. Met. Sonderband 46 (2014) 51
VERGLEICH VERSCHIEDENER PRAPARATIONSTECHNIKEN
ZUR CHARAKTERISIERUNG VON NIOBCARBIDEN
Cornelissen, M.,
strength and high M. Scheibe, S. Binkowski, S. Benemann, R. Saliwan-Neumann
h Steels, Verona,
BAM - Bundesanstalt fir Materialforschung und -priifung, DE-12200 Berlin, Deutschland
mform- und flige-
im Blechverarbei-
- automotive light- 1. EINLEITUNG
eels in Cars and 90% von den heute bis zu 85.000 Tonnen gewonnenen Niob gehen als eigenschaftsbe-
deci stimmendes Mikrolegierungselement [1,2] ein in:
ne par desion for a. hoch- und héchstfeste Karosseriebaulegierungen,
014. S. 678-688 b. Strukturstähle im Bauwesen und,
ahisches Ätzen“ : c. Pipelinestähle nebst Stählen in der Petrochemie,
30. 240. 242 wobei es dort zumeist in Bereich von 80-250 ppm zulegiert wird.
’ Hartmetalle, dominiert vom Wolframcarbid (WC), gehören zu den wichtigsten Werkstoffen
innerhalb des Verschleißschutzes, die insbesondere durch thermisches Spritzen oder Auf-
tragsschweißen zu Beschichtungen, aber auch als monolithische Schneidstoffe, verarbei-
tet werden. 80% des weltweit verbrauchten Wolframs werden in China gewonnen. Der
gestiegene Eigenverbrauch Chinas in Verbindung mit Exportrestriktionen lies die Wolf-
rampreise stark ansteigen. In diesem Umfeld sind Bemühungen nach Substituten zu se-
hen. Niob ist, wie Wolfram, ein refraktäres Metall und Niobcarbid ist hier ein vergessener
Hartstoff, obwohl es mit 3.520°C einen viel höheren Schmelzpunkt als Wolframcarbid hat.
Weiterhin ist Niobcarbid. ein kubisches Monocarbid mit einem Elastizitätsmodul von
~380 GPa, einem linearen, thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ~6,6 ppm/K und
einer Dichte von ~7,71 g/cm?. Ferner existiert Niobcarbid in einem Stéchiometriebereich
von NbC,, mit 0,82< x < 1,0, weswegen die Réntgenbeugung keine unmittelbaren Ergeb-
nisse zum Nb/C-Verhéltnis erlaubt, da der Gitterabstand nur sehr gering von der Stéchio-
metrie abhängt.
Bislang blieben die mechanischen und tribologischen Eigenschaften von monolithischen
Hartmetallen oder MMCs (Metal Matrix Composites) aus Niobcarbid praktisch unerforscht.
Der jüngeren Literatur können Arbeiten zu binderlosem, heißgepresstem Niobcarbid [3],
aber auch zu metallgebundenen NbCs [4] in geschlossenen Tribosystemen mit einer hö-
heren Verschleißbeständigkeit im Vergleich zu Ingenieurkeramiken. Cermets und Hartme-
tallen entnommen werden.
Bei neuaufkommenden Werkstoffsystemen stellt sich stets die Frage, welche Methoden
eine aussagefähige Charakterisierung ermöglichen [5], insbesondere dann, wenn „klassi-
sche“ Ätzungen und Farbätzungen nicht angewandt werden können, weil diese Werk-
stoffsysteme über eine besondere Korrosionsbeständigkeit verfügen.
2. EXPERIMENTELLES
Werkstoffe des Verschleißschutzes verfügen über einen hohen Hartstoffanteil. Im Fall der
Niobcarbid-basierten Werkstoffe, liegen die für
a. Hartmetalle zwischen 85-95% NbC, gebunden mit einem metallischen Binder, und
b. Metal Matrix Composites (MMCs) zwischen 50-80% NbC.
