Naprężenia własne w stali AISI 316L po uformowaniu powłok Ti-b/Ti-Si-C metodami IbAD oraz PLD

• Autorzy: Twardowska A. , Rajchel B.

Warianty tytułu

EN

Residual stresses in AISI 316L steel after IbAD and PLD deposition of Ti-b/Ti-Si-C

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań składu fazowego oraz naprężeń własnych w stali AISI 316L po procesie formowania dwuwarstwowych powłok Ti-B/Ti-Si-C. Do formowania powłok zastosowano dwie metody: ablację laserową PLD oraz dwuwiązkową metodę IBAD, wykorzystując tarcze z węglika tytanowo-krzemowego Ti3SiC2 oraz diborku tytanu TiB2. Badania składu fazowego oraz jego zmian w funkcji odległości od powierzchni przeprowadzono metodą dyfrakcji rentgenowskiej (XRD) w geometrii Bragg- -Brentano oraz stałego kąta padania GIXRD dla kątów 0,5°; 1° i 3°. Wartości naprężeń własnych obliczano metodą g-sin2ψ [1], wyznaczając uprzednio precyzyjnie położenie pików dyfrakcyjnych dla kolejnych odbić fazy Fe- γ. Budowa powłok Ti-B/Ti-Si-C była wielofazowa. W zależności od zastosowanej metody formowania wystąpiły niewielkie różnice w składzie fazowym warstw w powłoce oraz rodzaju i wielkości naprężeń własnych. Badania mikrostrukturalne przeprowadzone za pomocą TEM (SAED) i HRTEM potwierdziły amorficzną lub częściowo amorficzną budowę powłok z nanokrystalicznymi wydzieleniami faz z układu Ti-Si-C w amorficznej osnowie.

EN

In this paper X-ray diffraction method was used to analyze phase composition and residual stresses in AISI 316L steel after Ti-B/Ti-Si-C coatings deposition. Bi-layered coatings were formed at room temperature by dual beam ion assisted deposition IBAD and pulsed laser deposition PLD techniques using compound targets of Ti 3SiC2 and TiB2. XRD analysis was conducted in Bragg-Brentano and grazing incident geometry GIXRD for 0,5°, 1° and 3°. Residual stresses were calculated by g-sin2ψ method [1], using precise location of X-ray diffraction peaks previously determined for successive reflections of Fe-γ phase. Ti-B/Ti-Si-C coatings were multiphase. There were differences in phase composition of coatings and type and size of macrostress determined in steel, depending on deposition methods. TEM (SAED) and HRTEM examinations of coated steel confirmed amorphous or partially amorphous composition of coatings with nanoparticles of Ti-Si-C system embedded in amorphous matrix.

Słowa kluczowe

PL

Ti-B; Ti-Si-C; IBAD; PVD; naprężenia własne

EN

Ti-B; Ti-Si-C; IBAD; PVD; residual stress

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 2
• Strony: 78--81
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Twardowska A.

• Instytut Techniki, Uniwersytet Pedagogiczny, Kraków

autor

Rajchel B.

• Instytut Fizyki Jądrowej PAN, Kraków

Bibliografia

• [1] Skrzypek S. J.: Nowe możliwości pomiaru makronaprężeń własnych materiałów przy zastosowaniu dyfrakcji promieniowania X w geometrii stałego kąta padania. Rozprawy Monografie, AGH, Uczelniane Wydawnictwo Naukowo-Dydaktyczne, Kraków (2002).
• [2] Holleck H.: Material selection for hard coatings. Journal of Vacuum Science and Technology A 4 (6) (1986) 2661÷2669.
• [3] Krzanowski J. E., Koutzaki S. H.: Mechanical properties of sputter-deposited titanium-silicon-carbon films. J. Am. Ceram. Soc. 84 (2001) 672.
• [4] Berger M.: Development and tribological characterisation of magnetron sputtered TiB2 and Cr/CrN coatings. Doctoral thesis, Acta Universitatis Upsaliensis, Uppsala (2001).
• [5] Spanier J. E., Gupta S. et al.: Vibrational behavior of the Mn+1AXn phases from first order Raman scattering (M = Ti, V, C, A = Si, X = C, N). Phys Rev. B71 (2005) 012103.
• [6] Lis J., Pampuch R., Sobierski L.: Reactions during SHS in a Ti-Si-C system. Int. J. Self Propag. High-Temp. Synth. 3 (1992) 401÷408.
• [7] Goto T., Hirai T.: Chemically vapour deposited Ti3SiC2. Mat. Res. Bull. 22 (1987) 1195.
• [8] Twardowska A.: Charakterystyka powłok Ti-Si-C formowanych metodą IBAD na stali 316L. Inżynieria Materiałowa 4 (179) (2010) 1270.
• [9] Gulbinski W., Suszko T., Gilewicz A., Warcholinski B., Kuklinski Z.: Surface & Coatings Technology 200 (2006) 4179÷4184.
• [10] Zehnder T., Matthey J., Schwaller P., Klein A., Steinmann P. A., Patscheider J.: Wear protective coatings consisting of TiC-SiC-a-C:H deposited by magnetron sputtering. Surface & Coatings Technology 163-164 (2003) 238.
• [11] Phani A. R., Krzanowski J. E.: Structural and mechanical properties of TiC and Ti-Si-C films deposited by pulsed laser deposition. J. Vac. Sci. Technol., A 19 (2001) 2252.
• [12] Barsoum M. W.: The Mn + 1AXn phases: a new class of solids; Thermodynamically Stable Nanolaminates. Progress in Solid State Chemistry 28 (2000) 201÷281.