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An-2015-0060: Einfluss des Hafnium-Gehalts auf die strukturellen und tribo-mechanischen Eigenschaften von CrAlHfN-Dünnschichten

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Projektbearbeiter: Nelson Filipe Lopes Dias

Die Elementmodifikation mit Hafnium (Hf) ermöglicht es, die tribo-mechanische Ei-genschaften von CrAlN-Verschleißschutzschichten im Hochtemperaturbereich zu steigern. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurde der Einfluss der Element-modifikation auf die Verbesserung der tribo-mechanischen Eigenschaften sowie die Erhöhung der Temperaturbeständigkeit bei niedrigerer Wärmeausdehnung unter-sucht. Die Herstellung der Hf-modifizierten CrAlN-Dünnschichten erfolgte mittels der reaktiven DC-Kathodenzerstäubung, die ein etabliertes Verfahren zur Erzeu-gung von Verschleißschutzschichten darstellt. Dabei wurde die Entwicklung von ternären CrAlN- und quaternären CrAlHfN-Schichtsystemen mit unterschiedlichen Hf-Konzentrationen erforscht. Die hergestellten Verschleißschutzschichten wurden hinsichtlich ihrer mikrostrukturellen Eigenschaften und ihrem tribo-mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur (RT) sowie im Hochtemperaturbereich unter-sucht. Auf Basis der Analysen konnten Korrelationen zwischen den tribo-mechanischen Eigenschaften und der Schichtzusammensetzung bezüglich der Hf-Konzentration abgeleitet werden.

AN-2015-0060_Abbildung_1

Abbildung 1: (a) Chemische Zusammensetzung und (b) REM-Aufnahmen der Morphologie und Topographie der CrAlHfN-Dünnschichten

Veröffentlichungen:

2018

  • Tillmann, W.; Lopes Dias, N.F., Stangier, D.: Effect of Hf on the microstruc-ture, mechanical properties, and oxidation behavior of sputtered CrAlN films. Vacuum, 154 (2018) 208-213.

Vorträge:

2017

  • Tillmann, W.; Lopes Dias, N.F., Stangier, D.: Microstructural Characterization of Hf-doped CrAlN Thin Films Deposited by DC Magnetron Sputtering. EU-ROMAT2017, Thessaloniki, Griechenland, 17.-22. September 2017.