Thermal stability and oxidation behavior of sputtered CrAl(Y) intermetallic coatings

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDiplomarbeit

Organisationseinheiten

Abstract

Die Aufgabe dieser Arbeit ist es die Möglichkeiten der CrAl(Y) Beschichtungen für Hochtemperaturanwendungen zu untersuchen. Chrom-Aluminium Schichten, mit einem fixen Atomprozent-Verhältnis von 40 zu 60 und den unterschiedlichen Gehältern an Yttrium (0, 2 und 4 at%), wurden untersucht. Diese wurden durch sputtern der entsprechenden CrAl(Y) Targets hergestellt. Als Substrate kamen Titanaluminid, Nickelbasis Legierung und Saphir zur Anwendung. Die beschichteten Substrate wurden im Vakuum bei 900°C bis zu maximal einer Stunde geglüht und die Oxidationsbehandlungen wurden in Umgebungsatmosphäre, auch bei 900°C, bis zu maximal 50 Stunden durchgeführt. Untersuchungen der geglühten, sowie oxidierten Proben, wurden mittels Röntgenbeugungsanalyse, Rasterelektronenmikroskopie und Lichtmikroskopie durchgeführt. Aufgrund der starken Diffusions- und Oxidationsvorgänge kam es zu deutlichen mikrostrukturellen und chemischen Veränderungen der CrAl(Y) Schichten. Es wurde gezeigt, dass die Beschichtungen einen gewissen Schutz des Grundmaterials bieten. Die Zugabe von 2at% Yttrium zur Cr0.6Al0.4 Schicht bewirkt einen höheren Oxidationsschutz auf inerten Substraten, wie Saphir, jedoch, eine höhere Massenzunahme bei Nickelbasis und Titanaluminiden. Die Zugabe von 2at% Y zu den Cr-Al Schichten begünstigt die Ausbildung der stabileren alpha-strich Al2O3 Deckschicht. Höhere Yttrium Gehälter weisen negative Effekte auf die Oxidationsbeständigkeit. Die Linienabtastungen mittels Energiedispersionsspektrometrie auf polierten Querschnitten belegen die deutliche Diffusion des Stickstoffs (aus der Atmosphäre) durch die CrAl(Y) Schicht in das Grundmaterial. Dies führt zur Bildung von Nitriden in den oberflächennahen Bereichen (ca. 5 μm) des Grundmaterials, insbesondere bei der Titanaluminum Legierung.

Details

Titel in ÜbersetzungThermische Stabilität und Oxidationsverhalten von gesputterten CrAl(Y) intermetallischen Schichten
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDipl.-Ing.
Betreuer/-in / Berater/-in
Datum der Bewilligung17 Dez. 2010
StatusVeröffentlicht - 2010