Hoppa till innehåll
EN In english

Nedbrytningsmekanismer för CVD-skikt vid metallbearbetning

Diarienummer
ID16-0048
Projektledare
Halvarsson, Mats
Start- och slutdatum
170101-211231
Beviljat belopp
2 500 000 kr
Förvaltande organisation
Chalmers University of Technology
Forskningsområde
Materialvetenskap och materialteknologier

Summary

The long-term objective with the present application is to generate a fundamental understanding of the degradation mechanisms in hard CVD coatings during metal cutting. This knowledge will serve as a platform to enhance future competitiveness for Swedish industry in the machining sector. The results will be shared with the academic society through scientific papers and conference presentations in order to develop the knowledge of the physics and chemistry controlling coating degradation, thus enhancing future academic research. •"We will use a combined approach of carefully controlled metal machining processes, advanced materials characterization at different length scales (from mm to atomic resolution), and various modeling techniques. •"The degradation mechanisms will be related to the cutting process based on the analytical observations and aided by the multiscale modeling results. The combined effort will be an iterative process where degradation models can be suggested after one cycle of investigations/modeling and refined/altered in the next. •"This type of approach, with mechanism descriptions on the atomic level, has never been done earlier for hard CVD coatings, but the joint skills of the applicants and the recent advancements in the experimental and modeling fields make it possible for this step forward in the understanding of degradation mechanisms in metal machining and the subsequent design of the next generation high-performance CVD coatings.

Populärvetenskaplig beskrivning

Detta projekt handlar om nedbrytning av skikt på belagda skärverktyg under metallbearbetning. Sådana skikt kan göra att prestandan ökar 100x jämfört med obelagda skär. Forskningsfrågan handlar om hur nedbrytningen går till i detalj, på atomnivå. Om man kan förstå det, och bygga modeller som beskriver hur detta sker, kan man designa morgondagens beläggningar på bästa sätt. Skären består av hårdmetall och skikten som är ca 10 mikrometer tjocka består av titankarbid och aluminiumoxid. Skikten består av korn som är små enkristaller, typiskt 1 mikrometer stora. Orienteringen på kornen spelar stor roll för egenskaperna. Om kornen linjeras upp, dvs skiktet har en viss textur, kan prestanda var minst en storleksordning bättre än om kornen ligger slumpmässigt. Anledningen till detta är inte helt känd, men av stort intresse. Målet med detta projekt är att skapa den grundläggande förståelsen så att framtida skikt kan beläggas med önskvärd mikrostruktur. Projektet är ett samarbete mellan universitet (Chalmers) och industri (Sandvik). På så sätt kan industriellt viktiga frågor behandlas vetenskapligt. Det kommer att ske ett nära samarbete mellan olika typer av modellering och experimentella metoder, vilket är nödvändigt för att lösa uppgiften. Behandlingen kommer ske på olika längdskalor, från millimeter ner till atomär nivå. Ett gemensamt forskningssamarbete, såsom det utförs i detta projekt, är nödvändigt för att säkerställa Sveriges ledande position i världen på området hårdmetall och skärande bearbetning och är alltså av stor strategisk betydelse.