Nanokristalline y-Al2O3 Schichten, - Grundlegende Untersuchungen zu Synthese, Struktur und Zerspanungseigenschaften

纳米晶 y-Al2O3 层 - 合成、结构和切削性能的基础研究

• 批准号: 29855752
• 负责人: Professor Jochen M. Schneider, Ph.D.
• 金额: --
• 依托单位: Lehrstuhl für Werkstoffchemie (MCh)
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Research Grants
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2005-12-31 至 2011-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/29855752?language=en
• 关键词: Nanokristalline; Al2O3; Schichten; Grundlegende; Untersuchungen

Aus technischer Sicht ist die Nutzung der hervorragenden Korrosions- und Verschleißeigenschaften der im Vergleich zu α-Al2O3 bei wesentlich niedrigeren Temperaturen abgeschiedenen γ-Al2O3-Dünnschichten von hohem Interesse, da somit auch temperaturempfindliche Substrate, z. B. Stähle, beschichtet werden können. Im ersten Bewilligungszeitraum konnten mit Erfolg γ-Al2O3-Dünnschichten mittels verschiedener Syntheseverfahren abgeschieden und eine unerwartet hohe thermische Stabilität nachgewiesen werden. Aufgrund der Schwierigkeit der gezielten Variation der Partikelgröße in den abgeschiedenen Schichten konnte die ursprüngliche Hypothese einer Korrelation der Korngröße mit der Stabilität nicht zufriedenstellend überprüft werden. Es wurde jedoch nachgewiesen, dass die thermische Stabilität der verwendeten TiAlNZwischenschicht entscheidenden Einfluss auf die γ→α-Al2O3-Phasenumwandlung hatte, da insbesondere das bei der TiAlN-Zersetzung freiwerdendes AlN im Kontakt mit Sauerstoff zu α-Al2O3 oxidiert und als Keimling für die γ→α-Al2O3-Umwandlung der darüber liegenden γ-Al2O3-Schicht wirkt.Im beantragten Projekt soll daher zunächst die TiAlN-Zwischenschicht durch eine stabilere CrAlN-Schicht ersetzt werden. Ferner soll durch gezielte Dotierung mit Si das Kornwachstum während der Schichtsynthese gesteuert. Alternativ hierzu soll durch Dotierung mit Y die Sauerstoffdiffusion durch die γ-Al2O3-Schicht kontrolliert und somit die γ→α-Al2O3-Umwandlungskinetik beeinflusst werden. Dazu sollen γ-Al2O3-Dünnschichten mittels gefiltertem kathodischem Bogen (Filtered Cathodic Arc, FCA) und mittels High Power Pulsed Magnetron Sputtering (HPPMS) synthetisiert werden. Neben der bereits im ersten Bewilligungszeitraum eingesetzten FCA-Technologie birgt gerade die HPPMSTechnologie durch nahezu vollständige Ionisation des Plasmas ein hohes Potential zur gezielten Einstellung von Schichtstruktur, -zusammensetzung und -morphologie. Zur Identifikation geeigneter chemischer Zusammensetzungen, insbesondere in Bezug auf die angestrebten Dotierungselemente Si und Y, soll die kombinatorische Materialsynthese eingesetzt werden, die durch geeignete Anordnung der Targets die Abscheidung mehrdirektional gradierter Schichten in einem einzigen Beschichtungszyklus erlaubt. Durch Charakterisierung dieser Schichten können somit in relativ kurzer Zeit geeignete Schichtzusammensetzungen identifiziert werden, die als Grundlage für die weitere Prozessentwicklung dienen und deren Leistungsfähigkeit in begleitenden Zerspanungsversuchen untersucht wird. Diese Maßnahmen sollen die Überprüfung der ursprünglichen Forschungshypothese, dass die thermische Stabilität der γ-Al2O3-Dünnschichten mit der Korngröße korreliert, ermöglichen.

从技术上讲，α-Al_2 O_3与γ-Al_2 O_3之间的相互作用是一种非常复杂的物理化学过程，在一定的温度下也可以找到合适的基体。B。Stähle，beschichtet韦尔登können.在第一个Bewilligungszeitraum konten与Erfolg γ-Al 2 O3-Dünnschichten mittels versedener Syntheseverfahren abgeschieden和一个unerwartet hohe热稳定性nachgewiesen韦尔登。通过分析不同结构中的几何变差，我们可以得出一个与稳定性无关的几何相关性假设，该假设并不具有韦尔登特性。结果表明，经过热处理的氮化铝热稳定性对γ→α-Al_2O_3-相界面的影响很大，研究了在α-Al_2O_3氧化的条件下，TiAlN-Zersetzung合金中AlN的自由取向，以及在γ-Al_2O_3-Schicht合金中γ→α-Al_2O_3-Umandlung的变化规律。很好的韦尔登。要想在Schichtsynthese gesteuert的基础上通过Si das Kornwachstum während来完成，必须通过gezielte Dotierung。通过γ-Al_2O_3-Schicht控制和γ→α-Al_2O_3-Umwandlungskinitik的影响，通过Y-Sauerstoffdiffusion的韦尔登方法解决了这一问题。本文介绍了用过滤阴极弧（FCA）和高功率脉冲磁控溅射（HPPMS）合成γ-Al_2O_3-Dünnschichten。首先，FCA-技术通过等离子体的大规模电离产生了HPMST技术，这种电离具有很大的潜力，可以在Schichtstruktur、zusammensetzung和-morphologie上进行安装。化学计量学的基本原理是通过对硅和钇元素的分析，确定合成的复合材料，并通过对目标物的分析，确定目标物在化学计量学中的方向性梯度。Dessert Charakterisierung dieser Schichten können somit in relativ kurzer Zeit geeignete Schichtzusammensetzungen identifiziert韦尔登，die als Grundlage für die weitere Prozessentwicklung dienen und deren Leistungsfähigkeit in begleitenden Zerspanungsversuchen untersucht wird.这种方法解决了热稳定性问题，即γ-Al 2 O3-Dünnschichten与Korngröße的热稳定性问题。