Magnetische Eigenschaften von Cr2AlC(Mn)-Schichten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christoph Leyens; Professor Jochen M. Schneider, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 272363496

Cr2AlC-Max-Phasen als dünne Schichten sind seit einigen Jahren Gegenstand intensiver Forschungstätigkeiten, weil sie aufgrund ihres strukturellen Aufbaus eine Klasse von Werkstoffen darstellen, die Vorteile metallischer und keramischer Werkstoffe in sich vereinen und deswegen für viele Anwendungen bei erhöhten Temperaturen und unter erosiver Beanspruchung sehr interessant sind. Die magnetischen Eigenschaften von Cr2AlC MAX-Phase sind nur theoretisch aber noch nicht experimentell untersucht worden. Aus eigenen Vorarbeiten ist bekannt, dass die magnetischen Eigenschaften von Cr2AlC-Schichten von der Struktur der sich bildenden Phasen (Mischkristall oder geordnete Nanolaminatstruktur) sehr stark abhängen.Übergeordnetes Ziel des Gemeinschaftsantrags ist die quantitative Ermittlung der Wirkzusammenhänge zwischen den Schichtherstellparametern, der Struktur und den magnetischen Eigenschaften der Schichtsysteme im Ausgangszustand und nach thermischer Alterung (Oxidation). Die Änderung der magnetischen Eigenschaften mit dem Herstellungsprozess und dem Alterungszustand muss wissenschaftlich verstanden werden, um perspektivisch eine Messmethode zu entwickeln, mit deren Hilfe eine Zustandsbeschreibung von MAX-Phasen Dünnschichten nach dem Herstellungsprozess (im Sinne einer Qualitätssicherung) und nach Betrieb (im Sinne einer Zustandsüberwachung) einwickelt werden könnte. In diesem Zusammenhang steht auch das Ziel des hier beantragten Vorhabens, die magnetischen Übergangstemperaturen von derzeit kryogenen Temperaturen für Cr2AlC auf Temperaturen im Bereich der Raumtemperatur zu heben. Dies soll durch das Dotieren der Cr2AlC MAX-Phase mit Mn realisiert werden. Die experimentellen Arbeiten werden durch thermodynamische Berechnungen begleitet, deren Validität damit überprüft wird. Darüber hinaus ist es Ziel des Vorhabens, durch die theoretische Vorhersagbarkeit und die experimentell nachgewiesene Einstellung der magnetischen Eigenschaften Cr2AlC MAX-Phasen mit gezielten magnetischen Eigenschaften herzustellen und damit deren potentielles Anwendungsspektrum über den Einsatz als Schutzschicht bei hohen Temperaturen hinaus in Richtung Funktionsschichten zu erweitern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen