Incipient plasticity of CVD Al2O3/TiCN multilayer coatings during nanoindentation

Syfte och mål

Syftet med projektet var att karakterisera den mekaniska och strukturella förändringen av CVD-beläggningar under belastning. Detta genom att anpassa ett instrument för nanoindentering för att användas i strålexperiment vid synkrotronanläggningar. Vi har framgångsrikt uppnått detta mål eftersom vi kunde genomföra denna typ av experiment vid NanoMAX synkrotronstrållinje vid MAXIV-laboratoriet där vi utförde in-situ karakterisering av det mekaniska beteendet hos tunna CVD-beläggningsskikt under flera nanoindenteringsbelastningar.

Resultat och förväntade effekter

Resultaten från tidsupplöst synkrotrondiffraktionsmätning med hög rumslig upplösning (100 nm) gjorde det möjligt att mäta utvecklingen av elastiska töjningar och relaterade inre spänningar i de individuella beläggningsskikten med stor noggrannhet. Sådana resultat kommer att användas på Seco för att systematiskt utvärdera vilken roll sammansättningen av beläggningsmaterial (mikrostruktur, kornstorlek, kristallografisk orientering) och beläggningsarkitektur (enkel, flerskikts) har för dess mekaniska respons.

Upplägg och genomförande

CVD beläggningar med olika texturer deponerades på hårdmetallsubstrat. Det initiala tillståndet (mikrostrukturer, spänningar, tjocklek) studerades med hjälp av laboratorie XRD och EBSD. Lameller gjordes från dessa prover med hjälp av mekanisk polering och en fokusstråle (FIB). Lamellerna utsattes för nanointryck (kraft upp till 0,3 N med en diamant spets) medan synkrotrondiffraktionsdata samlades in vid NanoMAX-strållinjen. Från analysen av diffraktionsdata, olika kartor som visar förändringar i elastisk töjning och spänning beräknades.