Nanokristalline y-Al2O3 Schichten, - Grundlegende Untersuchungen zu Synthese, Struktur und Zerspanungseigenschaften

• Applicant: Professorin Dr.-Ing. Kirsten Bobzin
• Subject Area: Materials Engineering
• Term: from 2006 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 29837712

Zu den besonderen Herausforderungen bei Hochleistungszerspanprozessen zählt die Zerspanung von hochlegierten, austenitischen Stählen und Nickelbasislegierungen. Trotz der erschwerten Zerspanung werden diese Werkstoffe immer häufiger eingesetzt. Das metastabile Schichtsystem γ-Al2O3 bietet als Dünnschicht mittels PVD (Physical Vapour Deposition) abgeschieden für diese Anwendung enormes Potential. Es ist oxidations- und temperaturbeständig, hat eine geringe Adhäsionsneigung und wirkt reibmindernd [Sch01, Zyw97]. Die unerwartete Phasenstabilität prädestiniert γ-Al2O3-MSIP-Schichten für ihren Einsatz in der Hochleistungszerspanung, bei der Zerspantemperaturen bis zu 1000 °C zu erwarten sind. Zwar wurde die Eignung des γ-Al2O3 für Zerspanaufgaben gezeigt, jedoch fehlt das Verständnis, weshalb dieses Schichtsystem solch hervorragende Zerspaneigenschaften besitzt. Ziel des Paketantrags „γ-Al2O3“ ist daher, die kinetische Hemmung der Phasenumwandlung aufzuklären und die zugrunde liegenden Mechanismen zu verstehen. Im Rahmen des Fortsetzungsantrags soll zunächst der Einfluss von Dotierungselementen auf Morphologie, Korngröße und somit auch Phasenstabilität des γ-Al2O3 untersucht werden. In einem zweiten Schritt soll ein Interlayer synthetisiert werden, welcher zum Einen eine gute Haftung des Aluminiumoxids an das Hartmetallsubstrat zulässt, zum Anderen eine hohe Temperaturstabilität aufweist, um eine Untersuchung der Phasenstabilität des γ-Al2O3 nicht zu beeinflussen. Die synthetisierten Schichten werden dabei im Hinblick auf ihre Haftfestigkeit, mechanischen Eigenschaften, Morphologie, Phasenstabilität und Oxidationsbeständigkeit untersucht. Zusätzlich erfolgt eine Anwendung der Schichten in praxisnahen Zerspanuntersuchungen.

• DFG Programme: Research Grants