канд. техн. наук, ст. препод. кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС»
Cand. Sci. (Tech.), senior lecturer, Department of functional nanosystems and high-temperature materials (FNS&HTM) of the National University of Science and Technology
докт. техн. наук, профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС»
Dr. Sci. (Tech.), prof., Department of FNS&HTM
докт. техн. наук, профессор кафедры химии и технологии редких и рассеянных элементов, наноразмерных и композиционных материалов им. К.А. Большакова Института тонких химических технологий (МИТХТ)
Dr. Sci. (Tech.), prof., Department of chemistry and technology of rare and scattered elements, and nanoscale composite materials, MITHT
науч. сотр. кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков НИТУ «МИСиС»
scientific researcher, Department of materials science of semiconductors and dielectrics
Проведена оценка термической стабильности многослойных наноструктурных покрытий путем анализа диффузионной подвижности компонентов слоев. Подробно изучена возможность повышения термической стабильности многослойных покрытий на основе взаиморастворимых слоев Ti–Al–N и Cr–N за счет введения в многослойную наноструктуру дополнительного барьерного слоя на основе Zr–N. Рассчитанные значения коэффициентов диффузии основных металлических элементов покрытия в соответствующие нитридные слои при нагреве в интервале температур 800–1000 °С свидетельствуют об отсутствии заметного диффузионного размытия границ слоев при наличии барьерного слоя на основе Zr–N. Так, при его введении их значения снижаются (при t = 1000 °С получено, см2/с: DCr/TiN = 5·10–17, DCr/ZrN = 2·10–18, DTi/Cr2N = 9·10–18, DTi/ZrN = 3·10–18). Физико-механические свойства покрытий не изменяются при их отжиге в вакууме при t < < 900 °С, при дальнейшем повышении температуры отжига свойства покрытий заметно снижаются, что обусловлено деградацией многослойной структуры покрытий в процессе их отжига.
The thermal stability of multilayer nanostructured coatings is investigated by analyzing the diffusion mobility of layer components. The paper studies in detail the possibility of increasing the thermal stability of multilayer coatings based on mutually-soluble Ti–Al–N and Cr–N layers by introducing an additional Zr–N-based barrier layer into the multilayer nanostructure. The calculated coefficients of basic coating metal element diffusion into the corresponding nitride layers when heating to 800–1000 °C show no significant diffusion blur of layer boundaries in the presence of a Zr–N-based barrier layer. Thus, its introduction reduces their values (obtained at t = 1000 °C, cm2/s: DCr/TiN = 5·10–17, DCr/ZrN = 2·10–18; DTi/Cr2N = 9·10–18, DTi/ZrN = 3·10–18). Physical and mechanical properties of the coatings are not changed during vacuum annealing at t < 900 °C but significantly degrade as the annealing temperature rises further due to the degradation of the multilayer structure of coatings during their annealing.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.