Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm

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DS: Dünne Schichten

DS 27: Postersitzung

DS 27.24: Poster

Dienstag, 12. März 2002, 15:30–17:30, Poster Physik B

Verbesserung der mechanischen Belastbarkeit eines Schichtsystems durch Optimierung des E-Modul-Gradienten — •Ilja Hermann, Thomas Chudoba, Volker Linss, Norbert Schwarzer und Frank Richter — Institut für Physik, 09107 Chemnitz

Das Ziel der Untersuchungen bestand in der Verifikation eines kürzlich vorgeschlagenen Schichtaufbaus [1], bei dem durch geeignete Abstufung der E-Moduli der Einzelschichten eine höhere mechanische Belastbarkeit erreicht werden soll.

Zu diesem Zweck wurden Modellschichtsysteme im System B-C-N durch reaktives Magnetronsputtern hergestellt. Der E-Modul konnte dabei durch die Variation des Verhältnisses Ar/ N2 im Arbeitsgas in einem Bereich zwischen 100 und 300GPa eingestellt werden.

E-Modul und Fliessspannung wurden mit dem Nanoindenter mit verschiedenen Kugelindentern zwischen 1 und 11 Mikrometern Radius bestimmt. Sowohl Auswertung der Last-Tiefen-Kurven, als auch die Optimierung erfolgten mit dem Programm ELASTICA [2].

Bei den Optimierungsrechungen wurden Schichtdicke und E-Modul so variiert, dass die Maximalwerte der von Mises Spannung und die der Zugspannungen in Interface-Nähe gegenüber einfachen Schichtsystemen bei ansonsten gleichen Kontaktbedingungen, deutlich reduziert werden. Dies bewirkt schliesslich eine Erhöhung der kritischen Last für den Beginn der plastisches Deformation und damit die Verbesserung der lasttragenden Kapazität des Schichtsystems.

[1] N. Schwarzer, Surf. Coat. Technol. 133 -134 (2000) 397 - 402. [2] T. Chudoba, N. Schwarzer, ELASTICA, Software Demoversion erhältlich