In-situ högtemperatursynkrotron-XRD på CVD AlTiNbeläggningar: en industriell fallstudie

Forskningsprojekt, 2021 – 2023

Syfte och mål
Sandvik Coromant AB och Walter AG utsätts för hård global konkurrens på skärverktygsmarknaden. Utvecklingen av nya slitstarka beläggningsmaterial är avgörande för att bibehålla konkurrenskraften. Det övergripande syftet med projektet är att utvärdera användbarheten av in-situ högtemperatur- synkrotronundersökningar för dessa företag genom att kunna förbättra metastabila slitstarka beläggningar för skärverktyg. Det specifika syftet är att förstå påverkan av skiktens efterbehandling på den termiska stabiliteten och oxidationsbeteendet hos AlTiN-beläggningarna.

Förväntade effekter och resultat
AlTiN är en utmärkt ny typ av CVD-beläggningsmaterial (Chemical Vapor Deposition) med hög hårdhet och oxidationsbeständighet. AlTiN är emellertid metastabilt och kan omvandlas till AlN och TiN vid användning, vilket försämrar dess mekaniska prestanda. Det är således av högsta vikt att kunna förhindra denna nedbrytning, t.ex. genom efterbehandling av skikten. Projektet kan genom att använda synkrotronbaserade metoder ge en kunskapsbaserad design av dessa nya högpresterande beläggningar, i stället för att tvingas använda trial-and-error metoder.

Planerat upplägg och genomförande
Projektkonsortiet består av forskare från Sandvik Coromant, Walter och Chalmers. Tillsammans kommer de att genomföra projektet, allt från materialsyntes, synkrotronförsök, och integration av resultaten i pågående R & D hos de deltagande företagen. I detta projekt kommer vi att använda in-situ högtemperatur-högenergi synkrotron- röntgendiffraktion med strykande infall (HT-HE-GIT-XRD) vid Petra III för att utforska fasomvandling och oxidationsbeteenden hos olika efterbehandlade AlTiN beläggningar på skärverktyg.