Rumeau, C. (2016). Entwicklung der (Bruch-)Zähigkeit von Ti0.41Al0.59N Hartstoffschichten als Funktion der Temperatur [Diploma Thesis, Technische Universität Wien]. reposiTUm. https://doi.org/10.34726/hss.2016.40559
E308 - Institut für Werkstoffwissenschaft und Werkstofftechnologie
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Date (published):
2016
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Number of Pages:
33
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Keywords:
TiAlN; Zähigkeit; Glühung; Entmischung
de
TiAlN; toughness; annealing; decomposition
en
Abstract:
Die Härteentwicklung von TiAlN Schichten als Funktion der Temperatur und die dahinterliegenden Phänomene wie Ausscheidungshärtung und spinodale Entmischung sind schon seit Jahren bekannt. Im Rahmen dieser Arbeit wurde bewiesen, dass diese Phänomene auch die Bruchzähigkeit beeinflussen können und dass diese das gleiche Verhalten wie die Härte aufweist. Ti0.41Al0.59N und TiN sind auf Al2O3 Substrate mittels Kathodenzerstäubung (Sputtern) abgeschieden worden. Nach dem Glühen im Vakuum bei verschiedenen Temperaturen zwischen 750°C und 1000°C wurde die Entwicklung verschiedener mechanischer Eigenschaften allen voran der Bruchzähigkeit, aber auch der Härte und des Elastizitätsmoduls als Funktion der Temperatur untersucht. Aufgrund der spinodalen Entmischung von TiAlN in fcc-Tin und fcc-AlN weist auch die Bruchzähigkeit dieser Schichten ein Maximum bei einer Temperatur von 750°C auf. Bei TiN gibt es keine spinodale Entmischung, die die mechanischen Eigenschaften beeinflussen könnte. Die Bruchzähigkeit und die Härte nehmen mit der Temperatur immer ab, da die Punktdefekte, die beim Schichtwachstum eingebracht werden, thermisch aktiviert ausheilen.
de
The age hardening of TiAlN coatings upon post-deposition annealing due to spinodal decomposition is already well known. This work revolves around the hypothesis the fracture toughness shows a similar enhancement as observed for the indentation hardness. To proof this, Ti0.41Al0.59N coatings were deposited on Al2O3 substrates using sputtering deposition. Subsequently, the samples were annealed at different temperatures between 750°C und 1000°C for 10 min. The evolution of the hardness and Young's modulus and, in particular, of the fracture toughness as a function of the temperature were studied. It was found that the fracture toughness indeed reaches a maximum at a temperature of 750°C because of spinodal decomposition of supersaturated metastable face-centered cubic (fcc) TiAlN into fcc-TiN and fcc-AlN-rich domains. The TiN coatings do not undergo age hardening. Their fracture toughness and hardness continuously decrease due to recovery of point defects stemming from the film growth process
en
Additional information:
Abweichender Titel nach Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers Zusammenfassung in englischer Sprache
