Report
Особенности структурно-фазового и упругонапряженного состоянийнанокомпозитных покрытий на основе аморфного углерода и их функциональные свойства
| Title: | Особенности структурно-фазового и упругонапряженного состоянийнанокомпозитных покрытий на основе аморфного углерода и их функциональные свойства |
|---|---|
| Publisher Information: | Физическая мезомеханика, 2018. |
| Publication Year: | 2018 |
| Subject Terms: | ионно-плазменный синтез, аморфный углерод, nanocrystalline particles, scratch testing, amorphous carbon, нанокристаллические частицы, nanocomposites, скретч-тестирование, microhardness, микротвердость, ion plasma synthesis, нанокомпозиты |
| Description: | Nanocomposite Ti–C–Ni–Cr coatings based on nickeland chromium-doped amorphous carbon were produced by magnetron sputtering. The microstructure and phase composition of the coatings were examined by transmission and scanning electron microscopy, and by X-ray phase analysis. The coating structure was shown to consist of an amorphous carbon matrix with nanosized TiC and Ni particles. The elastic stressed state of the nanosized particles was studied. The bending and torsion of the crystal lattice in the particles were estimated to be relatively low (no more than 75° μm–1). The obtained values of lattice bending and torsion were used to determine the level of local internal stresses in the nanosized particles. The estimates showed a significant decrease in the stress level compared to that in superhard coatings. A study of the mechanical properties of the coatings on titanium alloy substrates revealed an increase (up to 14 GPa) in the microhardness and a twofold (to μ < 0.2) decrease in the friction coefficient. The coating structure and properties remain stable after annealing up to Т = 700°С. With an increase in the annealing temperature to T = 900°С, X-ray analysis revealed oxide phases (TiO, TiO2, etc.) on the coating surface. The plastic deformation and fracture behavior of the coatings was studied by scratch testing. It was found that the fracture pattern and fracture scale of the coating depend on the substrate hardness, which determines rapid cracking and delamination of coatings on a soft substrate, or multifragmented fracture on a hard alloy substrate. The coatings were shown to remain on hard alloy substrates under loads of up to 80 N. Методом магнетронного осаждения получены нанокомпозитные покрытия Ti–C–Ni–Cr на основе аморфного углерода, легированного никелем и хромом. Методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа исследованы особенности микроструктуры и фазового состава покрытий. Показано, что структура покрытий представлена аморфной углеродной матрицей и наноразмерными частицами TiC и Ni. Исследованы особенности упруго-напряженного состояния наноразмерных частиц. Выявлены относительно невысокие (не более 75° мкм–1) значения изгиба-кручения кристаллической решетки в частицах. На основе полученных данных о величинах изгиба-кручения кристаллической решетки выполнены оценки уровня локальных внутренних напряжений в наноразмерных частицах, показывающие его значительное снижение по сравнению со значением в сверхтвердых покрытиях. Исследования механических свойств покрытий на титановом сплаве показали повышение микротвердости до 14 ГПа и двукратное (до μ < 0.2) снижение коэффициента трения. Структура и свойства покрытий остаются стабильными при отжигах до Т = 700 °С. С повышением температуры отжига до Т = 900 °С рентгенографически обнаруживаются оксидные фазы (TiO, TiO2 и др.) на поверхности покрытий. Изучены особенности пластической деформации и разрушения покрытий методом скретч-тестирования. Установлено, что характер и масштабность разрушения покрытия зависит от твердости подложки, определяющей интенсивное трещинообразование и отслоение покрытий на мягкой подложке и их высокофрагментарное разрушение для подложки из твердого сплава. Показано сохранение покрытий на жесткой подложке при нагрузке до 80 Н. |
| Document Type: | Research |
| DOI: | 10.24411/1683-805x-2018-15009 |
| Accession Number: | edsair.doi...........b6b2b9e6c8787dbb9e0ddbe85db41fb9 |
| Database: | OpenAIRE |
Be the first to leave a comment!