Synthesis, Structure and Properties of MoNbTaVW High Entropy Alloy Thin Films

Titel in Übersetzung: Synthese, Struktur und Eigenschaften von MoNbTaVW Hochentropielegierungsschichten

Ao Xia

Publikation: Thesis / Studienabschlussarbeiten und HabilitationsschriftenDissertation

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Abstract

Hochentropielegierungen (HEL) sind eine neue Werkstoffklasse, die seit 2004 stark an Bedeutung gewonnen hat. Diese Legierungen bestehen aus einer gleichwertigen Mischung von 5 bis 13 Elementen. Ihre exzellenten mechanischen Eigenschaften, wie hohe Festigkeit, Duktilität, thermische Beständigkeit und Härte versprechen ein großes Potenzial für zukünftige Anwendungen als Hartstoffschichten in der Zerspanungsindustrie oder als thermische Sperrschichten in der Luftfahrt oder der Mikroelektronik. Obwohl HEL über die letzten Jahre eine hohe Aufmerksamkeit auf sich gezogen haben, sind sie als Schichten noch relativ unerforscht. In der vorliegenden Arbeit wurden MoNbTaVW HEL-Schichten, welche mittels physikalischer Gasphasenabscheidung abgeschieden wurden, im Detail erforscht. Die Schichtwachstumsbedingungen der metallischen Schichten wurden durch Variation der Abscheidemethode, d.h. Magnetronsputtern, Hochleistungsimpulsmagnetronsputtern, und Lichtbogenverdampfen, variiert und deren Einfluss auf Schichtstruktur und -eigenschaften untersucht. Unabhängig von der Beschichtungsmethode, Beschichtungswinkel und Wachstumsbedingungen weisen alle MoNbTaVW-Schichten eine kubisch raumzentrierte (krz) Kristallstruktur auf. Abweichungen in der chemischen Zusammensetzung und der resultierenden mechanischen Eigenschaften sind auf die unterschiedliche energetische Wachstumsbedingungen der jeweiligen Beschichtungsmethode zurückzuführen. Glühversuche in Vakuum ergaben eine thermische Stabilität der krz-Struktur der MoNbTaVW-Schichten bis 1200 °C. Durch das Beifügen von N2 in die Gasentladung während des Beschichtungsvorganges wurde eine kubisch flächenzentrierte Nitridphase abgeschieden, was zu einer Härtesteigerung führte. Elektromechanische Eigenschaften dieser Schichten wurden durch Zugversuche auf beschichteten Polyimidsubstraten evaluiert. Erste Risse bildeten sich hierbei auf den MoNbTaVW HEL-Schichten bei ungefähr 2% Dehnung. Der starke Widerstandsanstieg nach Auftreten der Risse ist ein Kennzeichen für die Sprödigkeit dieser Schichten, welche sich bei Bildung der Nitridphase nochmals verstärkt.
Titel in ÜbersetzungSynthese, Struktur und Eigenschaften von MoNbTaVW Hochentropielegierungsschichten
OriginalspracheEnglisch
QualifikationDr.mont.
Gradverleihende Hochschule
  • Montanuniversität
Betreuer/-in / Berater/-in
  • Mitterer, Christian, Betreuer (intern)
  • Mayrhofer, Paul Heinz, Beurteiler B (extern)
  • Eckert, Jürgen, Beurteiler A (intern)
  • Franz, Robert, Mitbetreuer (intern)
PublikationsstatusVeröffentlicht - 2020

Bibliographische Notiz

nicht gesperrt

Schlagwörter

  • Dünnschicht
  • Lichtbogenverdampfung
  • Magnetronsputtern
  • Hochleistungsimpulsmagnetronsputtern
  • Hochentropielegierung
  • Refraktärmetall
  • Vakuumglühung
  • elektrischer Widerstand
  • Fragmentierungstest

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