Neueste Erkenntnisse zur Bruchzähigkeit von Ti-Si-N Dünnschichten

Tests im Christian-Doppler-Labor der TU Wien untersuchten die Bruchzähigkeit von Ti-Si-N Schichten, welche mit speziellen Ti-TiSi2 Targets von Plansee Composite Materials GmbH hergestellt wurden.

 

Nanocomposite-Dünnschichten sind eine spezielle Art von Hartstoffschichten mit attraktiven mechanischen Eigenschaften wie hoher Härte und Festigkeit. Die selbstorganisierten Nanostrukturen bestehen typischerweise aus einem nanokristallinen Übergangsmetallnitrid, das in einer amorphen kovalenten Nitrid-Phase eingebettet ist. Eines der am häufigsten untersuchten Systeme in diesem Zusammenhang ist Titan-Silizium-Nitrid (Ti-Si-N). Obwohl die hohe Härte dieser Art von Beschichtungen schon in zahlreichen Studien ausführlich diskutiert wurde, gibt es wenig Kenntnis über ihre Bruchzähigkeit, d.h. den Widerstand des Materials gegen die Ausbreitung vorhandener Risse. Nun bestimmte Plansee - in Kooperation mit der Firma Oerlikon Surface Solutions AG und der Technischen Universität Wien, Institute of Material Science and Technology - quantitative Bruchzähigkeitswerte für Ti-Si-N Schichten, mittels mikromechanischer Versuche im Rasterelektronenmikroskop. Die Autoren zeigen die Abhängigkeit der Bruchzähigkeit von der Phasenzusammensetzung und Mikrostruktur von Ti-Si-N Schichten, welche mit speziellen Ti-TiSi2 Targets von Plansee Composite Materials GmbH hergestellt wurden. Plansee fertigt pulvermetallurgische Ti-Si Targets im weiten Bereich der angefragten Zusammensetzungen. Dadurch können die Eigenschaften der im PVD Prozess abgeschiedenen Schichten durch geeignete Gehälter an Silizium in den Targets (bis 30 at% an Si) und somit auch in den Schichten gesteuert werden.

Details zu den Forschungsergebnissen veröffentlichten die Autoren M.Bartosik, R.Hahn, Z.L.Zhang, I.Ivanov, M.Arndt, P.Polcik, P.H.Mayrhofer unter dem Titel „Fracture toughness of Ti-Si-N thin films ” im International Journal of Refractory Metals and Hard Materials.

Den Download der vollständigen Publikation finden Sie HIER.

Wünschen Sie nähere Informationen zu Targets von Plansee? Besuchen Sie die Website unseres Standorts Lechbruck oder senden Sie eine Email an plansee-cm(at)plansee.com.