Keramische SiCN-basierte Hartstoffschichten für thermisch hoch beanspruchte Substratwerkstoffe

• Antragsteller: Dr.-Ing. Holger Hoche; Privatdozent Dr. Emanuel Ionescu
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 195002643

Die stetig steigenden Beanspruchungen an Bauteile gehen in der Regel mit einer Erhöhung der mechanischen und thermischen Beanspruchung der verwendeten Materialien einher, die einen zusätzlichen Schutz der Oberfläche zwingend erfordern. Daraus ergibt sich die Forderung nach der Entwicklung von Schichtmaterialien, die auch bei extremen thermischen Beanspruchungen den Grundwerkstoff zuverlässig schützen und damit die Entwicklung noch leistungsfähigerer Bauteile bzw. Prozesse ermöglichen. Materialien aus dem System SiCN zeigen vielversprechende Eigenschaften wie beispielswiese eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen Oxidation, chemische Zersetzung und Strukturänderungen bis zu Temperaturen weit über 1300°C. Jedoch sind die Eigenschaften der SiCN-Schichten sehr stark vom Herstellungsverfahren, der Zusammensetzung und der damit verbundenen Struktur des amorphen Netzwerkes abhängig. Die in der Literatur verfügbaren Daten erlauben bisher keine belastbare Vergleichbarkeit der mit unterschiedlichen Verfahren synthetisierten SiCN-Schichtmaterialien untereinander. Ähnliches gilt für die Möglichkeiten zur Einflussnahme auf die Schichteigenschaften in Abhängigkeit von Syntheseverfahren und Syntheseparametern. Forschungsbedarf besteht darüber hinaus bei der mechanismenbasierten Untersuchung des Hochtemperaturverhaltens. In diesem Vorhaben werden daher SiCN-basierte Schichtmaterialien mit den Verfahren PVD-Sputtern, PA-CVD (mittels Single-Source-Precursoren) und Sol-Gel-synthetisiert. Die Schichten bzw. die Schicht-Verbundsysteme werden einer grundlegenden mechanismenbasierten Betrachtung hinsichtlich ihrer Eigenschaftsprofile unterzogen. Einen besonderen Schwerpunkt bilden Untersuchungen zum Hochtemperaturverhalten der SiCN-Materialien. Die geplante Vorgehensweise erlaubt die Beschreibung der Zusammenhänge zwischen der Synthesemethode und den chemischen, strukturellen und mechanisch-technologischen Eigenschaften sowie dem Hochtemperaturverhalten der reinen Schichtmaterialien und den Schicht-Verbundsystemen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Personen: Professorin Dr.-Ing. Christina Berger; Professor Ralf Riedel