Self‐lubricating CrAlVN coatings for turning of Ti6Al4V: oxidation and wear behavior

Abstract: The titanium alloy Ti6Al4V enables significant performance increases in various branches of industry. Nevertheless, it is difficult to machine, because of its material properties. Due to the low thermal conductivity of titanium, the heat generated while turning Ti6Al4V mainly flows into the tool leading to high temperature loads. In addition, the comparatively low Young's modulus and high yield strength contributes to high mechanical stresses during machining. Temperature active, self‐lubricating physical vapor deposition hard coatings appear to be suitable for reducing friction and tool wear during turning of Ti6Al4V compared to the most commonly used uncoated carbide tools. The ability of the coating to form lubricating oxide phases at high temperatures is crucial for this purpose. This paper investigates the oxidation and diffusion behavior of vanadium doped chromium aluminium nitride (CrAlN) coatings after heat treatment at ϑ = 600 °C, ϑ = 700 °C und ϑ = 800 °C in atmosphere as well as the resulting coating properties. The wear behavior of certain coating variants while turning of Ti6Al4V is analyzed.
Die Titanlegierung TiAl6V4 ermöglicht bedeutende Leistungssteigerungen in diversen Industriezweigen, ist jedoch aufgrund ihrer Werkstoffeigenschaften schwer zerspanbar. Aufgrund ihrer geringen thermischen Leitfähigkeit fließt bei der Bearbeitung die Wärme hauptsächlich in das Werkzeug, was in hohen Zerspantemperaturen resultiert. Zusätzlich führt der vergleichsweise geringe Elastizitätsmodul zu hohen mechanischen Lasten während der Zerspanung. Temperaturaktive selbstschmierende physikalische Gasphasenabscheidung Hartstoffschichten scheinen daher geeignet, die Reibung und damit den Werkzeugverschleiß der standardmäßig eingesetzten unbeschichteten Hartmetallwerkzeuge während der Drehbearbeitung von TiAl6V4 zu verringern. Die Fähigkeit der Beschichtung, schmierende Oxidphasen bei hohen Temperaturen zu bilden, ist hierfür entscheidend. Im vorliegenden Paper werden das Oxidations‐ und Diffusionsverhalten von Vanadium dotierten Chrom‐Aluminium‐Nitrid (CrAlN) Beschichtungen nach der Wärmebehandlung bei ϑ = 600 °C, ϑ = 700 °C und ϑ = 800 °C an Atmosphäre sowie resultierende Schichteigenschaften untersucht. Zusätzlich wird das Verschleißverhalten von ausgewählten Schichtvarianten während der Drehbearbeitung von TiAl6V4 analysiert.

Object Details

• Alternative title: Selbstschmierende CrAlVN‐Beschichtungen zum Drehen von TiAl6V4: Oxidations‐ und Verschleißverhalten
• Location: Deutsche Nationalbibliothek Frankfurt am Main
• Extent: Online-Ressource
• Language: Englisch

References and Relationships

• Bibliographic citation: Self‐lubricating CrAlVN coatings for turning of Ti6Al4V: oxidation and wear behavior ; volume:52 ; number:12 ; year:2021 ; pages:1394-1412 ; extent:19 ; Materials science and engineering technology ; 52, Heft 12 (2021), 1394-1412 (gesamt 19)

Contributors, Places and Time

• Creator: Bobzin, Kirsten ; Brögelmann, Tobias ; Stachowski, Nina Isabell Inge ; Hintze, W. ; Möller, C. ; Ploog, P.

Further information

• DOI: 10.1002/mawe.202100042
• URN: urn:nbn:de:101:1-2021121514391208041129
• Rights: Open Access; Der Zugriff auf das Objekt ist unbeschränkt möglich.
• Last update: 15.08.2025, 7:32 AM CEST