Zastosowanie metod Recatest i DSI do oceny struktury i właściwości powłok PVD

• Autorzy: Pokorska, I. , Betiuk, M.

Warianty tytułu

EN

Application of Recatest and DSI methods to the estimation of structure and properties of PVD coatings

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy przedstawiono wyniki badań struktury i właściwości powłok typu TiAlN + WC/C wytwarzanych metodą PVD-Arc na stali narzędziowej SW7M. Szczególną uwagę zwrócono na problematykę oceny jakości powłok wielowarstwowych na podstawie wyników badań metodą DSI i Recatest (próba zarysowania + zgład sferyczny). Metoda badawcza Recatest umożliwia precyzyjną ocenę struktury metalograficznej systemu areologicznego ilustrującą jakościowo i ilościowo zachowanie się materiałów deformowanych w próbie zarysowania (Revetest). Zasada przedstawionej w pracy metody Recatest wynika z połączenia dwóch technik badawczych: próby zarysowania (Revetest) i szlifu sferycznego (Calotest). Metodę tą można zastosować do badań systemów areologicznych typu powłoka-podłoże, powłoka wielowarstwowa-podłoże, powłoka-warstwa dyfuzyjna-podłoże. Analizowane systemy areologiczne są wytwarzane technologiami PVD, CVD, obróbki cieplnej, cieplno-chemicznej i galwanicznej. Istotą metody Recatest jest precyzyjne wykonanie zgładu sferycznego w obszarze wcześniej wykonanej rysy w analizowanym materiale powłoki i podłoża. Zgład sferyczny w obrębie rysy umożliwia prowadzenie precyzyjnych analiz wybranych cech strukturalnych odkształconego i nie odkształconego systemu areologicznego w funkcji głębokości od powierzchni. Ujawnia się struktura i charakter odkształcenia i niszczenia powłoki w całym jej przekroju. Możliwa jest obserwacja propagacji pęknięć i dekohezji w obszarach struktury powłok wielowarstwowych i granicy powłoka-podłoże oraz w podłożu. Ściśle zdefiniowane punkty i geometria analizowanych obrazów struktury na powierzchni zgładu sferycznego stają się źródłem nowych danych jakościowych i ilościowych charakteryzujących badany system. DSI (Depth Sensing Indentation) jest szeroko stosowaną metodą pomiaru twardości. W metodzie tej zastosowana siła obciążająca jest rejestrowana w funkcji głębokości odcisku podczas cyklu obciążania i odciążania. W pracy określono twardość Martensa oraz twardość indentacyjną dla stali SW7M i systemu areologicznego TiAlN + WC/C.

EN

The paper presents the results of investigations of the structure and properties of TiAlN + WC/C coatings produced by PVD-Arc method on high speed tool steel (SW7M). Recatest and Depth Sensing Indentation methods were used to the valuation of quality of multilayer coatings. The Recatest examination method allows for accurate evaluation of metallographic structure of an areological system that illustrates, in both qualitative and quantitative way, the behaviour of materials subjected to deformation during the scratch test (Revetest). The principle of the Recatest method presented in the paper is that it combines two known examination techniques – the scratch test (Revetest) and the spherical metallographic microsection (Calotest). The method can be used for examination of areological systems of the following types: coating/substrate, multilayer coating/ substrate, coating/diffusion layer/substrate obtained using for example the PVD and CVD technologies. The essence of the Recatest method is to make the precise spherical metallographic microsection in the area of a scratch previously made in the coating and substrate material being analysed. The spherical metallographic microsection within the scratch area allows for making accurate analyses of selected structural characteristics of deformed and non-deformed material with coating. The spherical microsection reveals the structure and character of coating deformation and destruction throughout its entire thickness. It is possible to observe the propagation of coating cracks and de-cohesion. The accurately defined geometries of the examined images of structures on the surface of spherical metallographic microsection are the source of new qualitative and quantitative data which characterize the material system being examined. The depth sensing indentation (DSI) test became a widely used method of hardness determination. In DSI method the applied load is registered as a function of indentation depth both during loading and unloading. Martens hardness and indentation hardness of SW7M steel and areological system TiAlN + WC/C were determined in this work.

Słowa kluczowe

PL

Kulotester; próba zarysowania; TiAlN; WC/C; Recatest; twardość Martensa; twardość indentacyjna

EN

Calotest; scratch test; TiAlN; WC/C; Recatest; Martens hardness; indentation hardness

• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 6
• Strony: 592--596
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pokorska, I.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie,

autor

Betiuk, M.

• Instytut Mechaniki Precyzyjnej w Warszawie

Bibliografia

• [1] Oliver W. C., Pharr G. M.: An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments. Journal Materials Research 7 (6) (1992) 1564÷1583.
• [2] Wolf B., Richter A.: The concept of differential hardness in depth sensing indentation. New Joumal of Physics 5 (2003) 15. 1÷15. 17.
• [3] Chollacoop N., Dao M., Suresh S.: Depth-sensing instmmented indentation with dual sharp indenters. Acta Materialia 51 (2003) 3713÷3729.
• [4] Gubicza J., Juhasz A., Lendvai J.: A new method for hardness determination from depth sensing indentation tests. Journal Materials Research 11 (12) (1996) 2964÷2967.
• [5] Burakowski T.: Areologia powstanie i rozwój. Biblioteka Problemów Eksploatacji, Radom ITeE (2007).
• [6] Panjan P., Cekada M., Navinsek B.: A new experimental method for studying the cracking behaviour of PVD multilayer coatings. Surface and Coatings Technology 174-175 (2003) 55÷62.
• [7] Betiuk M., Pokorska I., Nakonieczny A.: Zastosowanie metody rysy i kulotestera do oceny jakości powłok PVD. Inżynieria Powierzchni 3 (2009) 34÷40.
• [8] PN-EN ISO 145 77-1 : Metale - Instrumentalna próba wciskania wgłębnika do określania twardości i innych własności materiałów - Część 1: Metoda badania. PKN, Warszawa (2005).

Uwagi

PL

Praca naukowa częściowo finansowana ze środków budżetowych na naukę w latach 2010-2013 jako projekt badawczy nr N N507 458039.