Protective coatings based on Zr-Ti-Si-N their physical and mechanical properties and phase composition

• Autorzy: Kirik G. , Kozak C. , Opielak M.

Warianty tytułu

PL

Powłoki ochronne wytworzone w oparciu o Zr-Ti-Si-N – właściwości mechaniczne i skład fazowy

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Hard and super hard coatings of Zr-Ti-Si-N of from 2.8 to 3.5 um thickness were fabricated using vacuum arc source with (HF) stimulation. Six series of samples with various Zr and Ti content were studied. The samples were annealed in vacuum and in air at 1200oC. It was found that films with a high Zr and Ti content were thermally stable up to 1180 C. At the same time, a thin oxide layer of 180 to 240nm was found in the surfaces, which protected the sample from destruction. A size of grains of a substitution solid solution (Zr, Ti)N varied from (10 – 12)nm to 25nm, but Ti concentration in the solid solution increased. In the process of annealing, hardness of the best series of samples increased from 39.6 š 1.4GPa to 53.6GPa, which seemed to indicate that a spinodal segregation along grain interfaces was finished. Tribotechnical characteristics of coatings were measured for various contents of basic elements Zr, Ti, and Si. The work was funded by the project of NAS of Ukraine “Nanomaterials, Nanotechnologies, Nanosystems”.

PL

Twarde i supertwarde powłoki Zr-Ti-Si-N o grubości od 2,8 do 3,5 um zostały wytworzone wykorzystując próżniowe źrodło łuku ze stymulacj. HF. Przebadano sześć serii próbek o rożnej zawartości Zr oraz Ti. Próbki zostały wygrzane w prożni i w powietrzu w temperaturze 1200 C. Wykazano, że warstwy z wysoką zawartości. Zr oraz Ti były stabilne termicznie do temperatury 1180 C. W tym samym czasie cienka warstwa tlenku o grubości od 180 do 240nm została zidentyfikowana w obrębie powierzchni, które ochraniały próbkę przed zniszczeniem. Rozmiar ziaren substytutu roztworu stałego (Zr, Ti)N zmieniał się od (10 . 12)nm do 25nm, jednakże koncentracja Ti w roztworze stałym wzrastała. W procesie wygrzewania twardość najlepszej serii próbek wzrosła od 39,6 +- 1,4GPa do 53,6GPa, co wydaje się wskazywać, że oddzielanie spinodalne wzdłuż interfejsu ziaren zostało zakończone. Charakterystyki trybo techniczne powłok zostały zmierzone dla różnych zawartości podstawowych pierwiastków Zr, Ti, oraz Si. Badania zostały sfinansowane ze środków ukraińskiego projektu NAS "Nanomateriały, Nanotechnologie, Nanosystemy". (Powłoki ochronne wytworzone w oparciu o Zr-Ti-Si-N . właściwości mechaniczne i skład fazowy).

Słowa kluczowe

EN

thermal stabiliry; super hard coatings; nanostructured; Zr-Ti-Si-N

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Przegląd Elektrotechniczny
• Rocznik: 2012
• Tom: R. 88, nr 10a
• Strony: 319--321
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Kirik G.

autor

Kozak C.

autor

Opielak M.

• Sumy State University,

Bibliografia

• [1] Pogrebnjak A.D., Ruzimov Sh.M., Alontseva D.L. Zukowski P., Karwat C. , Kozak C., Kolasik M., Structure and properties of coatings on Ni base deposited using a plasma jet before and after electron a beam irradiation, Vacuum, 81 (2007), n. 10, 1243-1251
• [2] Pogrebnjak A.D., Danilionok M.M., Uglov V.V., Erdybaeva N., Kirik G., Dub S., Rusakov V., Shypylenko A., Zukovski P., Tuleushev Y. , Nanocomposite protective coatings based on Ti-N-Cr/Ni-Cr-BSi-Fe, their structure and properties, Vacuum, 83 (2009), n. 1, 235-239
• [3] Misaelides P, Hadzidimitrpu A., Noly.F. , Pogrebnjak A.D., Tyurin Y.N., Kosionidis S., Preparation, characterization, and corrosion behavior of protective coatings on stainless steel samples deposited by plasma detonation techniques, Surf. And Coat. Tech, 180-181 (2004), 290-296
• [4] Pogrebnjak A.D., Kulmenteva O.P., Kobzev A.V., Tyurin Yu.N., Golovenko S.I., Boiko A.G., Mass transfer and doping during electrolyte-plasma treatment of cast iron, Tech. Phys. Lett., 29 (2004), n. 4, 312-315
• [5] Pogrebnjak A.D. , Bazyl E.A. , Modification of wear and fatigue characteristics of Ti-V-Al alloy by Cu and Ni ion implantation and high-current electron beam treatment, Vacuum, 64 (2001), n. 1, 1-7
• [6] Pogrebnjak A.D., Ilyashenko M.V., Kulmenteva O.P., Kshnjakin V.S., Kobzev A.P. , Tyurin Y.N. , Kolisnichenko O. , Structure and properties of Al2O3 and Al2O3+Cr2O3 coatings deposited to steel 3 (0.3 wt%C) substrate using pulsed detonation technology, Vacuum, 62 (2001), n. 1, 21-26
• [7] Pogrebnjak A.D., Lebed A.G., Ivanov Yu. F . , Modification of single crystal stainless steel structure (Fe-Cr-Ni-Mn) by high-power ion beam, Vacuum, 63 (2001), n. 4, 483-486
• [8] Pogrebnjak A.D., Kobzev A.V., Gritsenko B.P., Sokolov S., Bazyl E., Sviridenko N.V., Valyaev A.N. , Ivanov Y.F. , Effect of Fe and Zr ion implantation and high-current electron irradiation treatment on chemical and mechanical properties of Ti-V-Al alloy, J. Appl. Phys, 87 (2000), n. 5, 2142-2148
• [9] Lavrentiev V.I., Pogrebnjak A.D., High-dose ion implantation into metals, Surf. And Coat. Tech, 99 (1998), n. 2, 24-32