Zusammenhang zwischen der Substrattemperatur und den Schichteigenschaften der Cr2AlC-MAX-Phase hergestellt mittels Arc-PVD (PDF)

Vordiplomarbeit aus dem Jahr 2016 im Fachbereich Chemie - Materialchemie, Werkstoffchemie, Note: 2,3, Technische Universität Dresden, Sprache: Deutsch, Abstract: MAX-Phasen-Werkstoffe, wie das Cr2AlC, zeichnen sich durch die Kombination sowohl metallischer als auch keramischer Materialeigenschaften aus. Dazu zählen eine hohe chemische Stabilität in korrosiver und oxidierender Umgebung, sehr gute Schadenstoleranz, Steifigkeit, Thermoschockbeständigkeit, gute elektrische und thermische Leitfähigkeit, gute Plastizität und gute maschinelle Verarbeitbarkeit. Diese Kombination von Eigenschaften macht Cr2AlC für den Einsatz als Verschleissschutzbeschichtung in Gasturbinen interessant.

Die Herstellung von Cr2AlC-MAX-Phasen-Schichten kann mit dem dc-Arc-Verfahren erfolgen. Neben der Arc Verdampfung von Chrom und Aluminium kann der Kohlenstoff über ein Trägergas in einem reaktiven Beschichtungsprozess oder ebenfalls über die Arc-Verdampfung einer Grafitkathode eingebracht werden. In Folge des hohen Ionisierungsgrades des Beschichtungsplasmas, kommt es zu einer grossen Variation der Schichteigenschaften in Abhängigkeit der Prozessparameter. Zusätzlich spielt die Beschichtungstemperatur eine wichtige Rolle die nach aktuellen Erkenntnissen mindestens 600°C betragen muss, damit die MAX-Phase ausgebildet wird.

Im Rahmen dieser Arbeit sollen Zusammenhänge zwischen der Beschichtungstemperatur und den Eigenschaften der Cr2AlC-Schichten herausgearbeitet werden. Dabei sind folgende Teilaufgaben zu lösen: Literaturrecherche zu MAX-Phasen-Werkstoffen insbesondere zu Cr2AlC und deren Herstellbarkeit und Strukturausbildungen, die Herstellung von Cr2AlC in zwei Varianten und unter Variation der Beschichtungstemperatur von 600°C bis 800°C (Variante 1: CrAl 50/50 at% + C2H2;Variante 2: Al + Cr + C), die Bestimmung der chemischen, mechanischen und strukturellen Eigenschaften der
Schichten (EDX, XRD, das Ableiten von Zusammenhängen zwischen den Herstellungsbedingungen und den
Eigenschaften der Schichten.