TY - THES

T1 - Untersuchung der Auflösungskinetik von ZrO2 und Al2O3 in Gießschlacken mit einem konfokalen Laser- Scanning- Mikroskop bei hoher Temperatur

AU - Schachner, Stefan

N1 - gesperrt bis 04-02-2020

PY - 2015

Y1 - 2015

N2 - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung und Gegenüberstellung der Auflösungskinetik von sphärischen monokristallinen (idealen) ZrO2-, monokristallinen (realen) ZrO2-, und polykristallinen ZrO2- Partikeln in mit ZrO2- gesättigten und ungesättigten Gießschlacken. Des Weiteren wurde die Auflösungskinetik von Al2O3- Partikeln in den ungesättigten Gießschlacken untersucht. Die Untersuchungen wurden in drei verschiedenen Gießpulvern, für den Strangguss von Baustahl, durchgeführt. Die Auflösungsversuche wurden mit einem Hochtemperatur Laser Scanning Confocal Mikroskop (HT- LSCM), bei einer Temperatur von 1550°C, durchgeführt. Dazu wurden die Partikel bei der Prüftemperatur direkt in einem mit Schlacke gefüllten Platintiegel eingeworfen. Der Auflösungsprozess wurde als Video dokumentiert und Computerunterstützt ausgewertet. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die Auflösungsgeschwindigkeit in den ungesättigten Gießpulvern maßgeblich von der Viskosität der Gießschlacke abhängt. Bei zunehmender Viskosität dauert sowohl die Auflösung der verschiedenen ZrO2- Partikel als auch die der Al2O3- Partikel länger. Eine Erosion dieser Partikel konnte bei keinem Versuch mit ungesättigten Gießschlacken beobachtet werden. Bei den Zirkoniapartikeln benötigen die realen monokristallinen Partikel am längsten, um in der jeweiligen Schlacke vollständig aufgelöst zu werden - die polykristallinen Partikel lösten sich am schnellsten auf. Der dominierende Auflösungsmechanismus war bei allen Zirkoniapartikeln der Massentransport in der Diffusionsgrenzschicht. Bei den Auflösungsversuchen in den gesättigten Schlacken konnte bei keinem Partikel ein Auflösungsprozess beobachtet werden. Lediglich bei den polykristallinen wurde bei der Schlacke mit der niedrigsten Viskosität ein geringer Erosionsprozess beobachtet. Die Al2O3- Partikel lösten sich in den verschiedenen Gießschlacken wesentlich schneller auf als die Zirkoniapartikel. Der kontrollierende Auflösungsmechanismus war wiederum der Massentransport in der Diffusionsgrenzschicht. Nur bei einer Schlacke ist auch ein Auflösungsprozess, der von der chemischen Reaktion in der Grenzschicht kontrolliert wird, möglich.

AB - Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Untersuchung und Gegenüberstellung der Auflösungskinetik von sphärischen monokristallinen (idealen) ZrO2-, monokristallinen (realen) ZrO2-, und polykristallinen ZrO2- Partikeln in mit ZrO2- gesättigten und ungesättigten Gießschlacken. Des Weiteren wurde die Auflösungskinetik von Al2O3- Partikeln in den ungesättigten Gießschlacken untersucht. Die Untersuchungen wurden in drei verschiedenen Gießpulvern, für den Strangguss von Baustahl, durchgeführt. Die Auflösungsversuche wurden mit einem Hochtemperatur Laser Scanning Confocal Mikroskop (HT- LSCM), bei einer Temperatur von 1550°C, durchgeführt. Dazu wurden die Partikel bei der Prüftemperatur direkt in einem mit Schlacke gefüllten Platintiegel eingeworfen. Der Auflösungsprozess wurde als Video dokumentiert und Computerunterstützt ausgewertet. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass die Auflösungsgeschwindigkeit in den ungesättigten Gießpulvern maßgeblich von der Viskosität der Gießschlacke abhängt. Bei zunehmender Viskosität dauert sowohl die Auflösung der verschiedenen ZrO2- Partikel als auch die der Al2O3- Partikel länger. Eine Erosion dieser Partikel konnte bei keinem Versuch mit ungesättigten Gießschlacken beobachtet werden. Bei den Zirkoniapartikeln benötigen die realen monokristallinen Partikel am längsten, um in der jeweiligen Schlacke vollständig aufgelöst zu werden - die polykristallinen Partikel lösten sich am schnellsten auf. Der dominierende Auflösungsmechanismus war bei allen Zirkoniapartikeln der Massentransport in der Diffusionsgrenzschicht. Bei den Auflösungsversuchen in den gesättigten Schlacken konnte bei keinem Partikel ein Auflösungsprozess beobachtet werden. Lediglich bei den polykristallinen wurde bei der Schlacke mit der niedrigsten Viskosität ein geringer Erosionsprozess beobachtet. Die Al2O3- Partikel lösten sich in den verschiedenen Gießschlacken wesentlich schneller auf als die Zirkoniapartikel. Der kontrollierende Auflösungsmechanismus war wiederum der Massentransport in der Diffusionsgrenzschicht. Nur bei einer Schlacke ist auch ein Auflösungsprozess, der von der chemischen Reaktion in der Grenzschicht kontrolliert wird, möglich.

KW - Laser Scanning Confocal Microscope

KW - HT-LSCM

KW - Mold Slag

KW - Mould Slag

KW - Dissolution

KW - Zirconia

KW - ZrO2

KW - Alumina

KW - Al2O3

KW - Continuous Casting

KW - Dissolution Kinetics

KW - Laser Scanning Confocal Microscope

KW - HT-LSCM

KW - Gießschlacke

KW - Auflösung

KW - Zirkonia

KW - ZrO2

KW - Alumina

KW - Al2O3

KW - Strangguss

KW - Auflösungskinetik

KW - Konfokalmikroskop

M3 - Masterarbeit

ER -