Einfluss des Hafnium-Gehalts auf die strukturellen und tribo-mechanischen Eigenschaften von CrAlHfN-Dünnschichten

Die Elementmodifikation mit Hafnium (Hf) ermöglicht es, die tribo-mechanischen Eigenschaften von CrAlN-Dünnschichten im Hochtemperaturbereich zu steigern. Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurde der Einfluss der Elementmodifikation auf die Verbesserung der tribo-mechanischen Eigenschaften sowie die Erhöhung der Temperaturbeständigkeit bei niedrigerer Wärmeausdehnung untersucht. Die Herstellung der Hf-modifizierten CrAlN-Dünnschichten erfolgte mittels der reaktiven dcMS-Kathodenzerstäubung, die ein etabliertes Verfahren zur Erzeugung 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 Struktur und ihren tribo-mechanischen Eigenschaften bei Raumtemperatur (RT) sowie im Hochtemperaturbereich untersucht. Auf Basis der Analysen wurden Korrelationen zwischen den tribo-mechanischen Eigenschaften und der Schichtzusammensetzung bezüglich der Hf-Konzentration abgeleitet.

1. W. Tillmann, N.F. Lopes Dias, D. Stangier: Effect of Hf on the microstructure, mechanical properties, and oxidation behavior of sputtered CrAlN films. Vacuum 154 (2018) 208-213. doi: https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2018.05.015

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

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