Thermomechanisches Verhalten von PACVD-Schutzschichten bei lokaler Temperaturwechselbelastung

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Mittels Laser-Thermoschock wird die thermomechanische Belastbarkeit einer durch plasmaaktivierte Gasphasenabscheidung (PACVD) hergestellte (Ti,Al)N-Schutzschicht auf WC-Co-Hartmetall charakterisiert und dabei der unterbrochene trockene Schnitt simuliert. Es werden die kritischen Zyklenzahlen für die mittels Rasterelektronenmikroskopie und fokussiertem Ionenschnitt detektierbaren Schädigungsstufen Vertikalrissbildung, Rissumlenkung, Delamination und Abplatzung bestimmt und mit Hilfe der Bruchmechanik quantitativ analysiert. Die Ursache dieser Schädigungen sind laserinduzierte Kriechverformungen infolge "obstacle-controlled dislocation plasticity". Zur Bestimmung der Kriechparameter aus Substratkrümmungsmessungen ist es erforderlich, das mittels Röntgenverfahren zu messende Eigenspannungsprofil innerhalb der Schicht zu berücksichtigen. Bei den zu analysierenden vier Schädigungsstufen handelt es sich um universelle Schädigungsphänomene für Schichtsysteme, die z.B. auch in Wärmedämmschichten beobachtet wurden. Mit diesen Grundlagenuntersuchungen sollen die Methoden zur Bestimmung wesentlicher Charakterisierungsgrößen, wie Eigenspannungsprofil, Kriechparameter, Festigkeit und Delaminationsbruchzähigkeit für eine Schichtoptimierung bereit gestellt werden.