Herstellung und Charakterisierungsverfahren für nanoskalige magnetische Sensorphasen in Hochtemperatur-Schutzschichten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Eckhard Quandt
• Fachliche Zuordnung: Glas und Keramik und darauf basierende Verbundwerkstoffe
• Förderung: Förderung von 2008 bis 2011
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 65860731

In den Teilverbundprojekten des Schwerpunktprogramms „HAUT" „Sensor-Funktion für Hochtemperaturschutzschichten zur in-situ Erfassung des Degradationszustands" und „Nanostrukturierte magnetische Dünnschicht-Komposite für Anwendungen in der Hochtemperatur- Sensorik" sollen magnetische bzw. magnetostriktive Phasen in Hochtemperaturschutzschichten verwendet werden, um kontaktlos Informationen über den Degradationsgrad von Oxidationsschutzschichten und die Temperatur von Verschleißschutzschichten zu erhalten. Hierzu werden in den beiden Teilprojekten spezifische Verfahren entwickelt, diese Information über die Verstimmung von hochfrequenten Detektionsspulen zu bestimmen. Für eine optimale Entwicklung sowohl der Hochtemperaturschutzschichten (insbesondere der Auswahl und Prozessierung der enthaltenen magnetischen Sensorphasen) wie auch der Messverfahren sind Sputterverfahren zur Herstellung und eine magnetische Charakterisierung (DC und HF) der Schichten als Funktion der äußeren Parameter (Oxidationsgrad, Temperatur) wesentliche Bestandteile des Arbeitsprogramms. Für die Herstellung von magnetischen Schichten bzw. Phasen in Hochtemperaturschutzschichten ist eine Cluster-Sputteranlage mit der Möglichkeit des Reaktiv- und des Hochfrequenz-Sputterns und der Möglichkeit, magnetische Biesfelder während des Sputterprozesses anzulegen, eine wichtige Voraussetzung für das vorgesehene Arbeitsprogramm. Wichtige durch die magnetische Charakterisierung zu bestimmende Materialparameter sind Füllgrad, Magnetisierung, Koerzitiv- Sättigungs- und Anisotropiefelder der magnetischen Phase sowie die Permeabilität als Funktion der Frequenz und des externen Magnetfeldes. Weitere Anforderungen an die Messmethoden sind hohe Empfindlichkeit, um den voraussichtlich geringen Volumenanteilen der magnetischen Phasen zu entsprechen und ggf. eine Ortsauflösung der Messungen um lokale Variationen des Zustandes der Schutzschichten delektieren zu können. Entsprechende Apparaturen stehen z.Z. an der Technischen Fakultät der Universität Kiel nicht zur Verfügung. Daher sollen die zu den genannten Aufgaben notwendigen Methoden bzw. Apparaturen, die in vorangegangenen Arbeiten bei der Stiftung caesar entwickelt und aus Mitteln der Stiftung caesar angeschafft bzw. realisiert wurden, durch diesen Antrag zum Restbuchwert caesar abgekauft und an die Universität Kiel transferiert werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1299: Adaptive Oberflächen für Hochtemperatur-Anwendungen
• Großgeräte: NanoMOKE ; Sputteranlage
• Gerätegruppe: 0400 Erdmagnetische und geoelektrische Meßgeräte ; 8330 Vakuumbedampfungsanlagen und -präparieranlagen für Elektronenmikroskopie