Carbon supersaturated solid solution coatings of refractory metals

Abstract

Die große Nachfrage nach Materialien, welche die anspruchsvolle Eigenschaftskombination von hoher Härte mit Duktilität, sowie thermische Stabilität und Korrosionsbeständigkeit bieten können, motiviert umfangreiche Forschung speziell auch im Bereich der Dünnschichttechnik. Der Zusatz von interstitiellem Kohlenstoff in Magnetron gesputterten Dünnschichten, stellt eine interessante Herangehensweise dar, um verbesserte Eigenschaften durch Kornverfeinung und Mischkristallhärtung zu erzielen. Ziel dieser Studie ist es, die Grenzen des Konzepts der mit Kohlenstoff übersättigten Mischkristallschichten zu ermitteln.Zuerst wurde eine Vielzahl von Kohlenstoffkonzentrationen in W(C) Schichten getestet, um den optimalen Zusammensetzungsbereich zu ermitteln.Infolgedessen wurde die geeignete Zusammensetzung für die TaW(C) Schichten ausgewählt und deren thermische Stabilität untersucht. Bei den Magnetron gesputterten W(C)-Schichten wurde die Kohlenstoffkonzentration im Bereich von

The vast demand for materials that can provide the challenging property combination of high hardness with ductility, as well as thermal stability and corrosion resistance, sparks extensive research including in the field of thin film technology. The addition of interstitial carbon to magnetron sputtered thin films poses an interesting approach to obtain coatings with superior mechanical properties, due to grain refinement hardening and solid solution strengthening. This study aims to investigate the limitations of the carbon supersaturation concept, in regard to possible industrial applications. Firstly, a variety of carbon concentrations in W(C) films was screened, to investigate the optimal compositional range, to begin with. Furthermore, the thermal stability of TaW(C) thin films with a particularly chosen composition was investigated. For the magnetron sputtered W(C) films, the carbon concentration was varied in the range of