Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Механические свойства и структурное состояние покрытий Cr–N и Ti–Cr–N, сформированных методом вакуумно-дугового осаждения


https://doi.org/10.29235/1561-2430-2019-55-3-366-374

Полный текст:


Аннотация

Исследовано структурно-фазовое состояние, изучены механические свойства методом наноиндентирования по методике Оливера и Фарра и определена нагрузка, при которой происходит отслаивание покрытий Cr–N и Ti–Cr–N, сформированных методом вакуумно-дугового осаждения на подложках из стали 12Х18Н10т и сплава Zr2,5%Nb. Установлено, что покрытие Ti–Cr–N имеет однофазную структуру (Ti,Cr)N с гранецентрированной кубической кристаллической решеткой (ГЦК), а покрытие Cr–N состоит из нитрида хрома CrN (ГЦК). Показано, что покрытие Ti–Cr–N обладает большей твердостью и вязкостью, чем покрытие Cr–N. Вследствие легированности атомами Ti, покрытие Ti–Cr–N имеет более высокую нагрузку отслаивания по сравнению с покрытием Cr–N. При этом у покрытия Ti–Cr–N нагрузка отслаивания от подложки из сплава Zr2,5%Nb в ≈2 раза большая, чем от подложки из стали 12Х18Н10т, в то время как покрытие Cr–N, напротив, выдерживает большие нагрузки до отслаивания от подложки из стали 12Х18Н10т, чем от сплава Zr2,5%Nb.


Об авторах

В. А. Кукареко
Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Кукареко Владимир Аркадьевич – доктор физико-математических наук, профессор, начальник центра структурных исследований и трибо-механических испытаний материалов и изделий машиностроения

ул. Академическая, 12, 220072, г. Минск, Республика Беларусь



А. В. Кушнеров
Объединенный институт машиностроения Национальной академии наук Беларуси
Беларусь

Кушнеров Андрей Викторович – младший научный сотрудник

ул. Академическая, 12, 220072, г. Минск, Республика Беларусь



Ф. Ф. Комаров
Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко Белорусского государственного университета
Беларусь

Комаров Фадей Фадеевич – член-корреспондент, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией элионики

ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Республика Беларусь



С. В. Константинов
Институт прикладных физических проблем им. А. Н. Севченко Белорусского государственного университета
Беларусь

Константинов Станислав Валерьевич – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник лаборатории элионики

ул. Курчатова, 7, 220045, г. Минск, Республика Беларусь



В. Е. Стрельницкий
Харьковский физико-технический институт НАН Украины
Украина

Стрельницкий Владимир Евгеньевич – доктор физико-математических наук, старший научный сотрудник, начальник лаборатории сверхтвердых аморфных алмазоподобных и поликристаллических алмазных покрытий отдела ионно-плазменной обработки материалов

ул. Академическая, 1, 61108, г. Харьков, Украина



Список литературы

1. Kawai, M. Present status of study on development of materials resistant to radiation and beam impact / M. Kawai [et al.]. – J. Nucl. Mater. – 2008. – Vol. 377, № 1. – P. 21–27. https://doi.org/10.1016/j.jnucmat.2008.02.060

2. Musil, J. Hard nanocomposite coatings: Thermal stability, oxidation resistance and toughness / J. Musil // Surf. Coat. Technol. – 2012. – Vol. 207. – P. 50–65. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.05.073

3. Gleiter, H. Nanocrystalline materials / H. Gleiter // Progress in Materials Science. – 1989. – Vol. 33, № 4. – P. 223–315. https://doi.org/10.1016/0079-6425(89)90001-7

4. Ivasishin, O. M. Nanostructured layers and coating formed by ion-plasma fluxes in titanіum alloys and steels / O. M. Ivasishin, A. D. Pogrebnjak, S. N Bratushka. – Kyiv: Akademperiodyka Publ., 2011. – 285 p. https://doi.org/10.15407/akademperiodyka.181.286

5. Вакуумно-плазменные покрытия на основе многоэлементных нитридов / Н. А. Азаренков [и др.] // Металлофизика и новейшие технологии. – 2013. – Т. 35, № 8. – С. 1061–1084.

6. Константинов, В. М. Адгезия покрытий Ti–N на модифицированной стальной подложке / В. М. Константинов, Г. А. Ткаченко, А. В. Ковальчук // Металлургия: респ. межведомств. сб. науч. тр. – Минск: БНТУ, 2014. – Вып. 35. – С. 272–281.

7. Кравчук, К. С. Измерение трибологических свойств покрытий и композиционных материалов на субмикронном и нанометровом масштабах: дисс. … канд. техн. наук: 01.04.07 / К. С. Кравчук. – М., 2015. – 138 с.

8. Oliver, W. C. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments / W. C. Oliver, G. M. Pharr // J. Mater. Res. – 1992. – Vol. 7, № 6. – Р. 1564–1583.

9. Oliver, W. C. Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology / W. C. Oliver, G. M. Pharr // J. Mater. Res. – 2004. – Vol. 19, № 1. – P. 3–20. https://doi.org/10.1557/jmr.1992.1564

10. Структура и свойства твердых и сверхтвердых нанокомпозитных покрытий / А. Д. Погребняк [и др.] // Успехи физ. наук. – 2009. – Т. 179, № 1. – С. 1–30. https://doi.org/10.1557/jmr.2004.0002

11. Cavaleiro, A. Nanostructured Coatings / A. Cavaleiro, J. T. M . De Hosson. – Berlin: Springer-Verlag, 2006. – 648 p. https://doi.org/10.3367/ufnr.0179.200901b.0035

12. Microstructural design of hard coatings / P. H. Mayrhofer [et al.] // Prog. Mater Sci. – 2006. – Vol. 51, № 8. – P. 1032–1114. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2006.02.002

13. Leyland, A. Design criteria for wear-resistant nanostructured and glassy-metal coatings / A. Leyland, A. Matthews // Surf. Coat. Technol. – 2004. – Vol. 177/178. – P. 317–324. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2003.09.011

14. Relation between microstructure and hardness of nano-composite CrN/Si 3 N 4 coatings obtained using CrSi single target magnetron system / J. Morgiel [et al.] // Vacuum. – 2013. – Vol. 90. – P. 170–175. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2012.03.043

15. Краткий справочник физико-химических величин / Н. М. Барон [и др.]. – Л.: Химия, 1983. – 232 с.

16. The effect of steel substrate pre-hardening on structural, mechanical, and tribological properties of magnetron sputtered TiN and TiAlN coatings / F. F. Komarov [et al.] // Wear. – 2016. – Vol. 352/353. – Р. 92–101. https://doi.org/10.1016/j.wear.2016.02.007

17. Федотов, А. К. Физическое материаловедение: в 3 ч. / А. К. Федотов. – Минск: Выш. шк., 2012. – Ч. 2: Фазовые превращения в металлах и сплавах. – 446 с.


Дополнительные файлы

Просмотров: 73

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1561-2430 (Print)
ISSN 2524-2415 (Online)