Алексей Витальевич Черногор – младший научный сотрудник кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ МИСИС.
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Alexey V. Chernogor – Junior Researcher of the Department of functional nanosystems and hightemperature materials NUST MISIS.
4 Leninskiy Prosp., Moscow 119049
Игорь Викторович Блинков - доктор технических наук, профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов, НИТУ МИСИС.
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Igor V. Blinkov - Dr Sci. (Eng.), Professor of the Department of functional nanosystems and high-temperature materials, NUST MISIS.
4 Leninskiy Prosp., Moscow 119049
Дмитрий Сергеевич Белов - кандидат технических наук, старший научный сотрудник кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов, НИТУ МИСИС.
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Dmitry S. Belov - Cand. Sci. (Eng.), Senior Researcher of the Department of functional nanosystems and high-temperature materials, NUST MISIS.
4 Leninskiy Prosp., Moscow 119049
Виктор Сергеевич Сергевнин - кандидат технических наук, инженер кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов, НИТУ МИСИС
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Viktor S. Sergevnin - Cand. Sci. (Eng.), Engineer of the Department of functional nanosystems and high-temperature materials, NUST MISIS.
4 Leninskiy Prosp., Moscow 119049
Александр Павлович Демиров - ассистент кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов, НИТУ МИСИС
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Aleksandr P. Demirov - Assistant of the Department of functional nanosystems and high-temperature materials, NUST MISIS.
4 Leninskiy Prosp., Moscow 119049
Исследовано влияние никеля на структуру и свойства ионно-плазменных покрытий Ti-Cr-N, полученных методом arc-PVD. При содержании никеля до 11,9 ат. % покрытие состоит из Cr2N, Ti1 - xCrxN и металлического Ni. При дальнейшем увеличении концентрации Ni в покрытии образуется интерметаллид Ni3Ti. Методом просвечивающей электронной микроскопии изучена структура покрытий. Для покрытий системы Ti-Cr-N характерно столбчатое строение структуры, в столбцах которой, вследствие полной растворимости TiN и Cr2N и планетарного вращения подложек, приводящего к послойной укладке компонентов испаряемых катодов, образуются субслои Ti1 - xCrxN и Ti1 - yCryN (x > y) толщиной несколько нанометров с переменной концентрацией титана и хрома и субслои Cr2N порядка 25 нм. Данная структура сохраняется и для покрытий системы Ti-Cr-N-Ni с малой концентрацией никеля (порядка десятых долей ат. %). Однако при этом наблюдаются измельчение размера столбцов и рост двуосных сжимающих напряжений с 6,7 до 9,7 ГПа, что приводит к повышению твердости от 30 до 42 ГПа. Для покрытий с высоким содержанием никеля характерна многослойная архитектура с равноосной поликристаллической структурой нанозерен в слоях. По мере увеличения концентрации Ni твердость покрытия снижается до 16,7 ГПа, что связано с возрастанием доли относительно мягкого никеля в покрытии и уменьшением величины макронапряжений до -0,6 ГПа. При этом интенсивность изнашивания увеличивается с 3·10-15 до 5·10-15 м3/(Н·м). Исследуемые покрытия систем Ti-Cr-N и Ti-Cr-N-Ni обладают стойкостью к адгезионному и когезионному разрушению. С ростом содержания никеля при измерительном царапании разрушение покрытий происходит исключительно вследствие пластического деформирования.
The influence of nickel on the structure and properties of Ti-Cr-N ion-plasma coatings obtained by arc-PVD method has been studied. With a nickel content of up to 11.9 at. %, the coating consists of Cr2N, Ti1 – xCrxN, and metallic Ni. Upon further increase in Ni concentration in the coating, intermetallic compound Ni3Ti is formed. The structure of the coatings was studied using the transmission electron microscopy. The coatings of Ti-Cr-N system are characterized by a columnar structure, in the columns of which Ti1 - xCrxN and Ti1 - yCryN (x > y) sublayers, being several nanometers thick and containing variable concentration of titanium and chromium, as well as Cr2N sublayers of about 25 nm are formed due to the complete solubility of TiN and Cr2N and the planetary rotation of the substrates, resulting in layer-by-layer stacking of the components of the evaporated cathodes. This structure remains intact in coatings of Ti-Cr-N-Ni system with a low nickel concentration (on the order of tenths of at. %). However, upon that, the column size refinement and an increase in biaxial compressive stresses from 6.7 to 9.7 GPa are observed, which results in an increase in hardness from 30 to 42 GPa. The coatings with a high nickel content are characterized by a multilayer architecture with an equiaxed polycrystalline structure of nanograins in layers. As Ni concentration increases, the hardness of the coating decreases to 16.7 GPa, which is associated with an increase in the fraction of relatively soft nickel in the coating and a decrease in macrostresses to -0.6 GPa. Upon that, the wear intensity increases from 3·10-15 to 5·10-15 m3/(N·m). The studied coatings of Ti–Cr–N and Ti–Cr–N–Ni systems are resistant to adhesive and cohesive destruction. With an increase in the nickel content upon measuring scratching, the destruction of the coatings occurs exclusively due to the plastic deformation.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.