Abstract
Spanabhebende Materialbearbeitungsmethoden sind heutzutage hochspezialisierte Verfahren, sodass die Anforderungen an die Zerspanungswerkzeuge unterschiedlichster Natur sein können. Daher wird versucht die Beschichtungen maßzuschneidern, je nach gefordertem Eigenschaftsprofil. Dazu ist es unbedingt notwendig die Zusammenhänge zwischen Herstellungsprozess, Schichtstruktur und Schichteigenschaften zu kennen und vorhersagen zu können. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Untersuchung dieser Beziehungen für auf TiAlN basierende Schichten. Dazu wurde zunächst der Herstellprozess optimiert wobei im besonderen die Bias Spannung zwischen 40 und 160V variiert wurde. Weiters wurden vier Legierungselemente zugegeben und Ti-Al-V-N, Ti-Al-Ta-N, Ti-Al-Si-N und Ti-Al-B-N Schichten abgeschieden und auf ihre Struktur und mechanischen und tribologischen Eigenschaften hin untersucht. Schließlich wurden mehrlagige Schichten hergestellt mit dem Ziel, die positiven Eigenschaften der verschiedenen Einzellagen in einer Beschichtung zu vereinen, bzw. die Schwächen zu mildern. Eine Erhöhung der Bias Spannung unterdrückt die Bildung von hexagonalen Phasen was zu einer Verbesserung der mechanischen Eigenschaften und des Oxidationswiderstandes führt. Weiters zeigen die Schichten bei höherer Bias Spannung geringere Oberflächenrauheit und höhere Eigenspannungen. Legieren mit V führt zu bevorzugter Bildung kubischer Phasen, höherer mechanischer Festigkeit in Verbindung mit geringen Eigenspannungen. Der Verschleißwiderstand bei geringen und mittleren Temperaturen zeigt sich verbessert, während bei hohen Temperaturen die geringe Oxidationsbeständigkeit hohen Verscheiß verursacht. Auch Ta fördert die Bildung von kubischen Phasen, während Si und B die Bildung von hexagonalen Phasen verstärkt. Die mechanischen Eigenschaften der Schichten sind jedoch vergleichbar mit jenen von unlegiertem TiAlN, wahrscheinlich aufgrund von zu geringem Legierungsgehalt. Die Oxidationsbeständigkeit zeigt sich durch alle drei Elemente eindeutig verbessert, wobei vor allem Si und Ta hocheffektive Legierungselemente sind und zu dramatischen Verbesserungen im Hochtemperaturverschleiß führen. Außerdem konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass die Kombination verschiedener Schichten in mehrlagigen Strukturen ein hohes Potential für die Anwendung besitzt.
Titel in Übersetzung | Herstellung-Struktur-Eigenschafts Beziehungen von TiAlN basierenden Hartstoffschichten |
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Originalsprache | Englisch |
Qualifikation | Dr.mont. |
Betreuer/-in / Berater/-in |
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Publikationsstatus | Veröffentlicht - 2009 |
Bibliographische Notiz
nicht gesperrtSchlagwörter
- TiAlN
- Hartstoffschicht
- Verschleiß
- Zerspanung
- Ti-Al-N
- Ti-Al-Si-N
- Ti-Al-Ta-N
- Ti-Al-V-N
- Ti-Al-B-N
- kathodische Lichtbogenverdampfung