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TEM-Untersuchungen der Randzonenschädigung von Aluminiumoxidkeramiken nach Schleifbearbeitung
(1996)
Es werden elektronenmikroskopische Untersuchungsergebnisse an Al2O3-Keramiken, die verschiedenen Oberflächenbearbeitungsverfahren unterworfen wurden, vorgestellt.
Die Untersuchungen dienen dem Ziel der Optimierung der Oberflächenbearbeitung von keramischen Werkstoffen, wobei der Einfluß leistungsfähiger Bearbeitungsverfahren auf die Ausbildung möglichst schädigungsarmer Oberflächenschichten, die keinen negativen Einfluß auf Festigkeitskennwerte aufweisen, betrachtet wird.
Die Wirkung verschiedener Schleif- und Polierprozesse auf Oberflächenveränderungen bearbeiteter Werkstücke wird dargestellt. Es wurde sowohl die Mikrostruktur der geschädigten Randzonenschicht als auch die des unbeeinflußten Grundmaterials mit elektronenmikroskopischen Methoden charakterisiert. Die verschiedenen Schädigungsstadien gestatten eine Einschätzung der Stärke des Störungseintrages in das Material durch verschiedene Schleif- und Polierprozesse.
Different wear-resistant coatings produced by physical vapour deposition (PVD) were characterized with the aid of cross-sectional transmission electron microscopy (XTEM). All coating systems were optimized by the producers and exhibited good properties with respect to their special applications. The microstructure, texture and chemical composition of binary and ternary systems produced by the arc process [TiN, CrN, Cr2N (Ti, Cr)N on steel substrates] and magnetron sputtering process [TiN, CrN on steel substrates, (Ti, Al)N on Si-substrate] were investigated. All coatings had a more or less columnar microstructure, which was interrupted by interlayers in some cases. Whereas arc coatings always did show some kind of substrate modification, the latter was not observed after magnetron sputtering. Electron diffraction normally revealed a mono-phase fcc structure, except at sites very near to the interface. Only for the systems CrN and (Ti, Cr)N were different additional phases observed at low nitrogen partial pressures.
Ti/TiN multilayer coatings with multilayer periods in the range 550 nm and a final thickness of 2 µm were deposited on steel substrates by cyclic modulation of nitrogen gas flow into the chamber of a PVD sputtering device. Coating characterization was performed by cross-sectional transmission electron microscopy, glancing-angle X-ray diffraction and instrumental indentation testing. Individual a-titanium and titanium nitride layers were always observed, although for the finer microstructures, the TiN layers were thicker than the Ti layers by a factor three. The plastic hardness of the films increased steadily with decreasing layer spacing, following a HallPetch relationship. Finally, a hardness value of 42 GPa was reached, which is similar to that of a thick TiN monolayer, prepared under the same coating conditions.