Comparative microstructural investigations of Ti-Al-N thin films alloyed with Y or Nb

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

Organisationseinheiten

Abstract

Um Gewicht einzusparen und um die Effizienz zu steigern sollen schwere Legierungen für Bauteile durch Leichtmetalllegierungen, wie z.B. Ti-Al, ersetzt werden. Zur Verbesserung deren oft geringen Oxidations- und Verschleißbeständigkeit, vor allem bei Temperaturen über 750°C, sind effektive Oberflächenbehandlungen notwendig, wie z.B. das Beschichten mit Hartstoffen, welche hohe mechanische Eigenschaften und thermische Stabilität aufweisen. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss der Legierungselemente Y und Nb auf Mikrostruktur, mechanische Eigenschaften und thermische Stabilität von Ti-Al-N Verschleißschutzschichten untersucht. Die Ti-Al-M-N-Schichten, (M = Y bzw. Nb), wurden mit einem plasma-unterstützten physikalischen Verdamfpungsverfahren (PVD), unter Verwendung von 0, 2, 4, und 8 at.% Y bzw. Nb legierten Ti-Al-Kathoden hergestellt. In-situ Hochtemperatur-Röntgendiffraktometrie, Transmissionselektronenmikroskopie, Nanoindentationsversuche und simultane Thermoanalyse kamen bei der Untersuchung der Schichten zur Anwendung. Mit steigendem Y-Gehalt in den Ti-Al-Y-N-Schichten kommt es zu einem Übergang der Mikrostruktur von ursprünglich einphasig kubisch über zweiphasig kubisch-hexagonal, zu schließlich einphasig hexagonal. Hingegen kommt es durch Nb-Zugabe zu keiner Veränderung der einphasig-kubischen Mikrostruktur. Mit der Mikrostrukturveränderung der Ti-Al-Y-N-Schichten kommt es zu einer Verringerung der Härte und des Indentations-Moduls mit zunehmendem Y-Gehalt. Jedoch führt die Zugabe von Nb zu Ti-Al-N zu einem Anstieg der Härte und des Indentations-Moduls. Die Beschichtungssysteme Ti-Al-Y-N und Ti-Al-Nb-N zeigen bei Wärmebehandlungen ansteigende thermische Stabilität, in Bezug auf Entmischung und Umwandlung deren metastabiler Phasen. Die Untersuchungen weisen auf ein hohes Potential der Schichtsysteme für Hochtemperaturanwendungen hin.

Details

Titel in ÜbersetzungVergleichende mikrostrukturelle Untersuchungen von Ti-Al-N Schichten legiert mit Y oder Nb
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung27 Juni 2008
StatusVeröffentlicht - 2008