Hard nanocomposite coatings with enhanced toughness and unique properties
Project goals
The main aim of the project is to prepare a new generation of nanocomposite coatings, which are simultaneously hard and tough and exhibit an enhanced resistance to cracking, and to understand the physical mechanisms of their formation. Highly elastic hard coatings with the hardness H and the lowest Young’s modulus E, satisfying the ratio H/E>0.1, being resistant to cracking will be developed. Correlations between H, E, the elastic recovery We, elemental and phase composition of the coating, its properties and resistance to cracking will be found. Nanocomposites composed of oxide, nitride phases and their combinations will be investigated. Formation of oxide nanocomposites with very high deposition rates >1 µm/min will be mastered using a combined sputtering and evaporation process. Interlayers composed of many nano-bilayers, evolving a great amount of the heat in self-heating high temperature process induced by an intense heat pulse, will be developed for a new joining of the coating with the substrate.
Keywords
NanocompositecoatingsHardnessToughnessCrackingDepositionrateInterlayerSputtering
Public support
Provider
Czech Science Foundation
Programme
Standard projects
Call for proposals
Standardní projekty 15 (SGA02012GA-ST)
Main participants
Západočeská univerzita v Plzni / Fakulta aplikovaných věd
Contest type
VS - Public tender
Contract ID
P108-12-0393
Alternative language
Project name in Czech
Tvrdé nanokompozitní vrstvy se zvýšenou houževnatostí a unikátními vlastnostmi
Annotation in Czech
Hlavní cíl projektu je příprava nové generace nanokompozitních vrstev, které jsou současně tvrdé a houževnaté a mají zvýšenou odolnost proti vzniku prasklin, a pochopení fyzikální podstaty jejich vytváření. Budou vyvinuty vysoce elastické tvrdé vrstvy s tvrdostí H a nejnižší možnou hodnotou Youngova modulu E splňující poměr H/E>0.1, které budou odolné proti vzniku prasklin. Budou nalezeny korelace mezi H, E, elastickým zotavením We, prvkovým a fázovým složením vrstvy, jejími vlastnostmi a odolností proti vzniku prasklin. Budou zkoumány nanokompozity složené z oxidových a nitridových fází a jejich kombinací. Vytváření oxidových nanokompozitních vrstev s vysokou depoziční rychlostí >1 µm/min bude dosaženo využitím kombinovaného procesu rozprašování a odpařování terče. Dále budou vyvinuty mezivrstvy složené z velkého množství nanometrových dvojvrstev, které budou po aplikaci intenzivního tepelného pulzu uvolňovat samovolným šířícím vysokoteplotním procesem velké množství tepla pro nové spojování povlaku se substrátem.
Scientific branches
R&D category
ZV - Basic research
CEP classification - main branch
JI - Composite materials
CEP - secondary branch
JJ - Other materials
CEP - another secondary branch
—
20502 - Paper and wood
20503 - Textiles; including synthetic dyes, colours, fibres (nanoscale materials to be 2.10; biomaterials to be 2.9)
20505 - Composites (including laminates, reinforced plastics, cermets, combined natural and synthetic fibre fabrics; filled composites)
21001 - Nano-materials (production and properties)
21002 - Nano-processes (applications on nano-scale); (biomaterials to be 2.9)
Completed project evaluation
Provider evaluation
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Project results evaluation
During project investigation a new generation of the nanocomposite coatings, which are simultaneously hard, tough and resistant to cracking, was developed. It was explained the physical nature of the creation of those layers and found the conditions under which they can be created. Results were published in quality international journals.
Solution timeline
Realization period - beginning
Jan 1, 2012
Realization period - end
Dec 31, 2015
Project status
U - Finished project
Latest support payment
Apr 20, 2015
Data delivery to CEP
Confidentiality
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Data delivery code
CEP16-GA0-GA-U/01:1
Data delivery date
Sep 25, 2017
Finance
Total approved costs
9,687 thou. CZK
Public financial support
9,687 thou. CZK
Other public sources
0 thou. CZK
Non public and foreign sources
0 thou. CZK
Recognised costs
9 687 CZK thou.
Public support
9 687 CZK thou.
0%
Provider
Czech Science Foundation
CEP
JI - Composite materials
Solution period
01. 01. 2012 - 31. 12. 2015