diffusieslijtage

Diffusieslijtage is een slijtagemechanisme dat optreedt bij tribologische contacten onder hoge temperatuur en langdurige belasting, waarbij atomen langs het contactvlak diffunderen tussen de onderdelen. Dit diffunderen kan leiden tot interdiffusie van elementen, vorming van gewijzigde oppervlaktelagen of intermetallische verbindingen, en uiteindelijk tot materiaalverlies of verzwakte oppervlakken. Het fenomeen komt vooral voor bij metalen en harde coatings die onderlinge diffusie mogelijk maken bij verhoogde temperaturen.

Het mechanisme berust op atoomdiffusie die wordt aangedreven door chemische potentiaalverschillen, mechanische druk en thermische energie. In contacten kunnen lagen zoals oxiden of coatings diffundeerbare interfaces vormen, waardoor de samenstelling en microstructure van de oppervlak- of interfacialzone veranderen. Diffusie kan leiden tot verzachting of verzwakking van de oppervlakte, vorming van hardere intermetallics of een dunne diffusiezone waarin materiaal uit beide partners wordt uitgewisseld. Dit kan resulteren in verhoogde slijtage, coatingdelaminatie of de vorming van defecten die de levensduur van het onderdeel beperken.

Diffusieslijtage doet zich meestal voor bij hoge bedrijfs- of omgevende temperaturen, langere contactduur en bij materiaalcombinaties met hoge diffusiviteiten, zoals sommige legeringen en harde coatings. Het risico neemt toe bij afwezigheid van effectieve diffusiebarrières of bij afwezigheid van geschikte lubricatie.

Mitigatie omvat het gebruik van diffusiebarrières, geschikte coatings met lage diffusiviteit, selecteren van materialen met compatibele diffusie-eigenschappen, en het handhaven van operationele temperaturen en smering die diffusie beperken. Het begrip diffusieslijtage is relevant voor ontwerp en onderhoud van hoogtemperatuurmechanische systemen, zoals trochoïde turbobekrachtigde systemen en turbineschoepen.