Thermal stability of metal nitride superlattices studied by means of Atom Probe Tomography

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Metallnitrid-Übergitter sind von großem Interesse für den Einsatz als Hartstoff- Schutzschichten aufgrund ihrer hohen Härte und Verschleißbeständigkeit sowie Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit. Ein wesentliches Kriterium, das den Einsatz von Nitrid-Übergittern bei höheren Temperaturen bestimmt, ist die thermische Stabilität. So kann z.B. für mischbare Systeme bei Wärmezuführung eine Interdiffusion zwischen den einzelnen Lagen auftreten, die zu diffusen Grenzflächen und einem Auflösen der Lagenstruktur führen kann. Desweiteren können sich Oxidschichten auf der Oberfläche der Beschichtung bilden. Es wird angenommen, dass solche Änderungen in der Nanostruktur zu einer Verschlechterung der makroskopischen Eigenschaften und letztendlich zum Versagen des Beschichtungssystems führen. Jedoch existieren bis heute keine exakten Daten zu Konzentrationsänderungen auf Nanometer-Skala, die in Metallnitrid-Übergittern bei Hochtemperatur-Einsatz auftreten. Folglich ist der Zusammenhang zwischen Übergitter-Struktur und makroskopischen Eigenschaften noch nicht gut verstanden. Das Ziel dieses Projektes ist es, die thermische Stabilität eines Hochleistungs-Beschichtungssystems (AlN/CrN) mit Hilfe der Atomsondentomographie (APT), Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) und Röntgendiffraktometrie (XRD) systematisch zu untersuchen.