Third party funded individual grant
Start date : 01.12.2011
End date : 31.12.2013
Ziel des Projektes ist es, das Verformungs- und Schädigungsverhalten von wasserstoffhaltigen, amorphen Kohlenstoffschichten (a-C:H) aufzuklären und Methoden zur Optimierung der Schichtsysteme insbesondere hinsichtlich der Haftfestigkeit abzuleiten. Der Fokus der Untersuchungen liegt auf dem Zusammenhang zwischen Aufbau, mechanischen Eigenschaften im Grenzflächenbereich zwischen Schicht und Substrat sowie den sich daraus ergebenden Haftungseigenschaften der Schicht bei komplexen Belastungssituationen. Als Beschichtungsprozess wird ein am Fraunhofer IWM etablierter Niedertemperaturbeschichtungsprozess zum Einsatz kommen, welcher zusätzlich mittels Plasmamonitoring analysiert wird. Als Substrate sollen neben Aluminiumlegierungen auch Stähle genutzt werden. Aufgrund der geringen Prozesstemperaturen können so auch hochfeste und ultrafeinkörnige Al- Legierungen beschichtet werden. Die Substrate werden zusätzlich mittels Kugelstrahlen vorbehandelt. In Folge der unterschiedlichen chemischen Zusammensetzung und mechanischen Vorbehandlung sind unterschiedliche Grenzflächenstrukturen für die jeweiligen Substratmaterialien zu erwarten.Das Verformungs- und Schädigungsverhalten der a-C:H-Schichten wird unter verschiedenen Belastungszuständen (z.B. monoton, zyklisch und auch tribologisch) untersucht. Entscheidend für die Bewertung sind Mikro-Versuche, die im speziellen tribologische und bruchmechanischen Experimenten umfassen. Zur Analyse kommen hochauflösende mikrostrukturellen Methoden wie Focused Ion Beam (FIB), Raster-(REM) und Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) zum Einsatz. Zur experimentellen Untersuchung relevanter Grenzflächeneigenschaften wie der Bruchzähigkeit und der Energiefreisetzungsrate kommen unterstützend Finite-Elemente Simulationen zum Einsatz. Auf diese Weise sollen die Wechselwirkungen zwischen der Grenzflächenstruktur, dem Schädigungsverhalten der Grenzfläche und den unterschiedlichen Lastsituationen in einem Modell erfasst werden.