PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

The physical and mechanical properties of (Ti, Hf, Zr, Nb, V, Ta) N coatings deposited in the vacuum-arc process

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Właściwości fizyczne i mechaniczne powłok (Ti, Hf, Zr, Nb, V, Ta) N otrzymanych metodą łukowego osadzania próżniowego
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Nitride nanostructured coatings, which are based on high entropy alloys implanted with high doses of N + ions to 10X18 cm2 with an energy of 60 KeV were investigated. The coatings were deposited by vacuum circuit-arc method of cathode evaporation on steel samples when applying different potential on the steel substrate and the residual pressure in the chamber. The chamber was supplied by molecular nitrogen for nitride formation. Several methods such as SIMS, EDS, and XRD were used for elemental composition analysis of the coating. A scanning electron microscope with energy dispersive spectrometry was used in order to study the surface of the multi-component coatings and their elemental composition and distribution of elements on the surface coating. Nanohardness and elastic modulus were studies in dynamic mode at Triboindentor. Introduction of N atoms into the lattice led to the formation of solid solution. Nanostructured coatings obtained by vacuum-arc deposition with high micro-strain action show high hardness values (up to 32 GPa) due to the difference in atomic radius of the crystal lattices metal components. The coefficient of friction was in the range of 0.18 to 0.25. Deposited nanostructured films with the given mechanical properties may be used for wear resistant or protective coatings.
PL
Przebadano nanostrukturalne powłoki azotków o wysokiej entalpii, które wytworzono z wykorzystaniem implantacji jonami N+ przy zastosowaniu dużych gęstości jonów 10x18 cm2 i wysokiej energii 60 keV. Powłoki osadzano łukową metodą próżniową na próbkach ze stali, stosując zróżnicowany potencjał polaryzacji podłoża oraz zróżnicowane ciśnienie azotu w komorze. Do badań składu chemicznego powłoki zastosowano następujące metody: RBS, SIMS, EDS i XRD. Skaningowy mikroskop elektronowy z dyspersją energii zastosowano do badania powierzchni powłok wieloskładnikowych i ich składu chemicznego i rozmieszczenia pierwiastków na przekroju powłoki. Do badania nanotwardości i modułu sprężystości wykorzystano Triboindentor. Badania wykazały, że wprowadzenie atomów N do sieci krystalicznej powłoki prowadzi do tworzenia roztworu stałego. Po-włoka nanostrukturalna uzyskana łukową metodą próżniową charakteryzuje się wysoką twardością (do 32 GPa) ze względu na wysoki stan naprężeń wywołany różnicą średnic atomowych pierwiastków składowych powłoki. Współczynnik tarcia powłoki jest w zakresie od 0,18 do 0,25. Osadzone nanostrukturalne powłoki o dobrych właściwościach mechanicznych mogą być stosowane jako odporne na zużycie powłoki ochronne.
Czasopismo
Rocznik
Tom
Strony
195--207
Opis fizyczny
Bibliogr. 16 poz., rys., wykr., wz.
Twórcy
  • D. Serikbayev East Kazakhstan State Technical University, Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan
  • Sumy State University, Department of Nanoelectronics, Sumy, Ukraine
  • D. Serikbayev East Kazakhstan State Technical University, Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan
  • D. Serikbayev East Kazakhstan State Technical University, Ust-Kamenogorsk, Kazakhstan
Bibliografia
  • 1. Meng Q., Wen M., Liu P., Zhang K., Zheng W.: Correlation between interfacial electronic structure and mechanical properties of ZrN/SiNx films. Mater Lett. V. 94, 2013, p. 61–64.
  • 2. Abadias G., Guerin Ph.: In situ stress evolution during magnetron sputtering of transition metal nitride thin films. Appl. Phys. Lett. V. 93, 2008.
  • 3. Soderberg H., Oden M., Larsson T., Hultman L., Molina-Aldareguia J.M.: Epitaxial stabilization of cubic-SiNx in TiN∕ SiNx multilayers. Appl Phys Lett. V. 88, 2006, p. 1–3.
  • 4. Pogrebnjak A.D.: Investigation of element profiles, defects, phase composition and physical and mechanical properties of superhard coatings Ti–Hf–Si–N. Mater. Sci. Appl. V. 4, 2013, p. 24–31.
  • 5. Wen M., Meng Q., Hu C., Au T., Su Y., Yu W., et al.: Structure and mechanical properties of σ-NbN/SiNx and σ′-NbN/SiNx nano-multilayer films deposited by reactive magnetron sputtering. Surf. Coat. 2009, p. 203.
  • 6. Lao J., Shao N., Mei F., Li G., Gu M.: Mutual promotion effect of crystal growth in TiN/SiC nanomultilayers. Appl. Phys. Lett. 2005, p.1–3.
  • 7. Setoyama M., Nakayama A., Tanaka M., Kitagawa N., Nomura T.: Formation of cubic AlN in TiN/AlN superlattice. Surf. Coat. Technol. V. 86–87, 1996, p. 225–30. 8. Gassner G., Mayrhofer P.H., Kutschey K., Mitterer C., Kathrei M.: Magneli phase formation of PVD Mo–N and W–N coatings. Surf. Coat. Technol. V. 201, 2006, p. 3335–44.
  • 9. Pogrebnjak A.D., Bratushka S.N., Boyko V.I., Shamanin I.V., Tsvintarnaya Yu.V.: A review of mixing process in Ta/Fe and Mo/Fe systems treated by high current electron beams. V. 145, 1998, p. 373–90.
  • 10. Nordin M., Larsson M., Hogmark S.: Mechanical and tribological properties of multilayered PVD TiN/CrN, TiN/MoN, TiN/NbN and TiN/TaN coatings on cemented carbide. Surf. Coat. Technol. V. 106, 1998, p. 234–41.
  • 11. Musil J.: Hard nanocomposite coatings: thermal stability, oxidation resistance and toughness. Surf. Coat. Technol. V. 207, 2012, p. 50–65.
  • 12. Martev I.N., Dechev D.A., Ivanov N.P., Uzunov Ts.D., Kashchieva E.P.: Nanolaminated TiN/Mo2N hard multilayer coatings. J. Phys. Conf. Ser. V. 223, 2010, p. 12–9.
  • 13. Pogrebnjak A.D., Shpak A.P., Azarenkov N.A., Beresnev V.M.. Structures and properties of hard and superhard nanocomposite coatings. Phys. Usp. V. 52, 2009, p. 29–54.
  • 14. Tleukenov Y.O., Plotnikov S.V., Erdybaeva N.K., Pogrebnjak A.D.: Studying of nanocomposite films' structure and properties obtained by magnetron sputtering. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. V. 110, 2016, 012004 doi:10.1088/1757-899X/110/1/012004.
  • 15. Plotnikov S.V., Pogrebnjak A.D., Tleukenov Y.O., Erdybaeva N.K.: Functional properties of multilayer vacuum-arc TiN/ZrN coatings. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. V. 110, 2016, 012056 doi:10.1088/1757-899X/110/1/012056.
  • 16. Ivashenko V.I., Pogrebnjak A.D., Skrinski P.L., Rogoz V.N., Plotnikov S.V., Erdybaeva N.K., Tleukenov E.O.: The structure and properties of the nanocomposite films Nb-Al-N. IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering. V. 81, 2015, 012021 doi:10.1088/1757-899X/81/1/012021.
Uwagi
Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-a8bbd6dd-5b06-4876-bb64-c3b00ce0750b
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.