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Synthesis and Oxidation Behavior of MAX Phase based Coatings by Magnetron Sputtering for High-Temperature Applications

Anton, Ronja und Beck, Katharina und Wiesner, Emely und Boubtane ep Zammouri, Sarra und Zander, Julian und Galetz, M.C. und Schulz, Uwe und Laska, Nadine (2025) Synthesis and Oxidation Behavior of MAX Phase based Coatings by Magnetron Sputtering for High-Temperature Applications. 16th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology, 2025-05-04 - 2025-05-09, Vancouver, Kanada.

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Kurzfassung

MAX phases exhibit a unique nanolaminate structure that combines the beneficial properties of ceramics and metals making them promising candidates for high-temperature applications. In this study, Ti2AlC, and Ti2AlN MAX phase coatings were synthesized using direct current (DC) magnetron sputtering and reactive sputtering techniques. Ti2AlC coatings were produced using three pure elemental targets (Ti, Al, and C), while Ti2AlN was deposited using Ti and Al targets with nitrogen as a reactive gas. All coatings exhibited X-ray amorphous, dense columnar structures post-deposition. Analytical techniques such as GDOES, EDS, and XRD were employed to refine composition, and high-temperature XRD was used to study crystallization and phase stability under vacuum and laboratory air atmosphere. Oxidation behavior was evaluated on inert substrates and high temperature lightweight materials such as γ-TiAl and SiC at two temperature regimes: 800 °C and 1200 °C. The formation of a protective α-Al2O3 oxide layer, critical for oxidation resistance, was observed. Ti2AlC demonstrated superior stability, with minimal interdiffusion and strong coating adhesion on γ-TiAl substrates. The Ti2AlN MAX phase coating on SiC, showed the formation of a protective α-Al2O3 layer, but degradation due to the interdiffusion of Si and C from the substrate into the coating. By applying an interlayer of AlN the interdiffusion could be prohibited.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/216586/
Dokumentart:Konferenzbeitrag (Vortrag)
Titel:Synthesis and Oxidation Behavior of MAX Phase based Coatings by Magnetron Sputtering for High-Temperature Applications
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Anton, RonjaRonja.Anton (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0001-5521-7889NICHT SPEZIFIZIERT
Beck, KatharinaDechema FoschungsinstitutNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Wiesner, Emelyemely.wiesner (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Boubtane ep Zammouri, Sarrasarra.boubtaneepzammouri (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zander, JulianDechema FoschungsinstitutNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Galetz, M.C.Dechema FoschungsinstitutNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Schulz, UweUwe.Schulz (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-0362-8103NICHT SPEZIFIZIERT
Laska, NadineNadine.Laska (at) dlr.deNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:4 Mai 2025
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Nein
In ISI Web of Science:Nein
Status:veröffentlicht
Stichwörter:MAX-phase coating; Physical Vapor deposition; high-temperature oxidation
Veranstaltungstitel:16th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
Veranstaltungsort:Vancouver, Kanada
Veranstaltungsart:internationale Konferenz
Veranstaltungsbeginn:4 Mai 2025
Veranstaltungsende:9 Mai 2025
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Luftfahrt
HGF - Programmthema:Umweltschonender Antrieb
DLR - Schwerpunkt:Luftfahrt
DLR - Forschungsgebiet:L CP - Umweltschonender Antrieb
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):L - Werkstoffe und Herstellverfahren
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Werkstoff-Forschung > Hochtemperatur-und Funktionsschutzschichten
Hinterlegt von: Anton, Ronja
Hinterlegt am:06 Okt 2025 10:48
Letzte Änderung:06 Okt 2025 10:48

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