Oxidationsverhalten von Ti1-yAlyB- und Ti1-xAlxN-Dünnschichten in Abhängigkeit von der Al-Konzentration

• Antragsteller: Professor Jochen M. Schneider, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 449548449

Der Oxidationsbeständigkeit ist ein wesentliches Werkstoffdesignkriterium von Schutzschichten für Schneid-, Formgebungs- und Energieumwandlungsanwendungen. Das Oxidationsverhalten von Ti1-yAlyB2 ist bisher unerforscht, das Al-konzentrationsabhängige Oxidationsverhalten von Ti1-xAlxN ist trotz zahlreicher Untersuchungen bisher nicht eindeutig aufgeklärt.Wir konnten die Synthese einphasiger V1-xAlxN-Dünnschichten mit bisher unerreichten Al-Konzentrationen von bis zu x=0,75 demonstrieren. Diese Übersättigung wurde durch zeitliche und energetische Trennung der schichtbildenden Spezies durch Synchronisation der gepulsten Substrat-Biasspannung mit intensiven periodischen Flüssen hochenergetischer Al-Ionen während der Schichtabscheidung mittels reaktivem hybriden High Power Pulsed Magnetron Sputtering (HPPMS) erzielt.Im beantragten Projekt sollen erstmalig massive Al-Ionenflüsse [*] entsprechend des von G. Greczynski and dem Antragsteller konzipierten Subplantationsansatzes zur Synthese von Ti1-xAlxN- und Ti1-yAlyB2-Dünnschichten mit maximalen Al-Konzentrationen (ymax , xmax) eingesetzt werden. Zusätzlich dazu sollen parallel Dünnschichten mit gegenüber der maximalen Al-Konzentration jeweils 5 At.-% und 10 At.-% niedrigeren Al-Anteilen abgeschieden werden.Anschließend soll das Oxidationsverhalten aller sechs Schichtzusammensetzungen durch Auslagerungsversuche bei Temperaturen von bis zu 1000 °C und Auslagerungsdauern von bis zu 60 Minuten sowohl in Öfen als auch mittels Kalorimetrie vergleichend untersucht werden.[*] Massive Ionenflüsse werden durch die Vergrößerung der maximalen Stromstärke von 500 A auf 1000 A in neuentwickelten Generatoren ermöglicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen