Thermal Stability of Alumina-based Hard Coatings

Publikationen: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

Abstract

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurde die thermische Stabilität von kathodenzerstäubten und lichtbogenverdampften, auf Aluminiumoxid basierenden Schichtmaterialen im Hinblick auf Strukturänderungen bei thermischer Belastung untersucht. Da Aluminiumoxid neben der thermodynamisch stabilen Korund-Modifikation α-Al2O3 in einer Vielfalt von metastabilen Modifikationen existiert, ist für seine Anwendung als Schutzschicht auf Schneidwerkzeugen die Kenntnis der thermischen Stabilität von großer Bedeutung. Deshalb wurden verschiedene metastabile Al2O3-Schichten mittels Magnetronzerstäubung abgeschieden und die Umwandung in die α-Al2O3 Phase im Detail untersucht. In allen Fällen findet die Umwandlung in die stabile α-Al2O3-Phase bei Temperaturen von etwa 1100°C statt. Um der Anforderung der Abscheidung von Verschleißschutzschichten bei niedrigen Beschichtungstemperaturen auf thermisch empfindlichen Schneidwerkzeuge gerecht zu werden, wurde in einem zweiten Ansatz die α-Al2O3 Phase mittels einer isostrukturellen Cr2O3 Phase stabilisiert; es bildet sich ein hexagonaler (AlxCr1-x)2O3 Mischkristall. Diese mittels Lichtbogenverdampfung hergestellten Mischkristall-Schichten wurden ebenfalls auf ihre thermische Stabilität gegenüber Entmischung untersucht. Es kann zusammengefasst werden, dass der Bedarf an Schutzschichten, welche bei niedrigen Beschichtungstemperaturen synthetisiert werden können und trotzdem exzellente thermische Stabilität zeigen, mit Schichten der metastabilen hexagonalen (AlxCr1-x)2O3 Mischkristallphase gedeckt werden kann. Diese Schichten sind interessante Kandidaten für Hochtemperatur- und Schneidanwendungen, wo Hochleistungsmaterialen gebraucht werden.

Details

Titel in ÜbersetzungThermische Stabilität von auf Aluminiumoxid basierenden Hartstoffschichten
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Betreuer/-in / Berater/-in
StatusVeröffentlicht - 2014