Dernières découvertes sur la ténacité à la rupture des couches minces de Ti-Si-N

La ténacité à la rupture des revêtements en Ti-Si-N produits à l’aide de cibles spéciales en Ti-TiSi2 de Plansee Composite Materials GmbH a été étudiée au laboratoire Christian Doppler de l’Université Technique de Vienne.

Les couches minces de nanocomposites sont une catégorie à part de revêtements durs, offrant des propriétés mécaniques intéressantes telles qu’une dureté et une résistance élevées. Les nanostructures auto-organisées se composent typiquement d’un nitrure de métal de transition nanocristallin inclus dans une phase amorphe de nitrure covalent. L’un des systèmes les plus fréquemment étudiés dans ce contexte est le nitrure de titane et de silicium (Ti-Si-N). Bien que la dureté considérable des revêtements de ce type ait déjà fait l’objet de nombreuses études approfondies, on connaît encore mal leur ténacité à la rupture, c’est-à-dire la résistance du matériau à la propagation des fissures existantes. En coopération avec Oerlikon Surface Solutions AG et l’Institut de sciences et technologies des matériaux de l’Université technique de Vienne, Plansee est parvenu à quantifier la ténacité à la rupture des revêtements en Ti-Si-N au moyen d’essais micromécaniques sous microscope électronique à balayage. Les auteurs de cette étude démontrent la dépendance entre la ténacité à la rupture, d’une part, et d’autre part la composition de phases et la microstructure des revêtements en Ti-Si-N produits à l’aide de cibles spéciales en Ti-TiSi2 de Plansee Composite Materials GmbH. Plansee utilise la métallurgie des poudres pour fabriquer des cibles en Ti-Si destinées aux composés très divers pour lesquels il existe une demande. Ce procédé permet de contrôler les propriétés des revêtements déposés en phase vapeur par la teneur en silicium dans les cibles (jusqu’à 30 %at de Si), donc dans les revêtements eux-mêmes.

Les auteurs, M. Bartosik, R. Hahn, Z.L. Zhang, I. Ivanov, M. Arndt, P. Polcik et P.H. Mayrhofer, ont publié les résultats détaillés de leurs recherches dans un article intitulé « Fracture toughness of Ti-Si-N thin films », publié dans l’International Journal of Refractory Metals and Hard Materials.

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Pour en savoir plus sur les cibles de pulvérisation de Plansee, rendez-vous sur le site de Plansee Composite Materials ou écrivez-nous à l’adresse plansee-cm(at)plansee.com.