Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya

Расширенный поиск

ОЦЕНКА ТЕРМИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОСТРУКТУРНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ДИФФУЗИОННОЙ ПОДВИЖНОСТИ КОМПОНЕНТОВ СЛОЕВ

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-4-86-93

Полный текст:

Аннотация

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.

Об авторах

А. О. Волхонский
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС», г. Москва
Россия
канд. техн. наук, ст. препод. кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС»


И. В. Блинков
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС», г. Москва
Россия
докт. техн. наук, профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов НИТУ «МИСиС»


Ю. В. Левинский
Московский технологический университет
Россия
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)


Е. А. Скрылева
Национальный исследовательский технологический университет (НИТУ) «МИСиС», г. Москва
Россия
науч. сотр. кафедры материаловедения полупроводников и диэлектриков НИТУ «МИСиС»


Список литературы

1. Анциферов В.Н., Каменева А.Л., Пименова Н.В. Изучение структуры и формирования наноразмерных ионно-плазменных покрытий Ti—Zr—N, Ti—Al—N, Ti—Zr—O—N, Ti—Al—O—N и Ti—B—Si—N // Тон кие пленки в электронике: Матер. XIII Междунар. науч.-техн. конф. (г. Москва, 6—8 сент. 2007 г.). М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007. С. 328—335.

2. Анциферов В.Н., Каменева А.Л. Структурообразование (наноструктурирование) пленок ионно-плазменными методами (обзор) // Тонкие пленки в электронике: Матер. XIV Междунар. науч.-техн. конф. (г. Москва, 11—13 сент. 2008 г.). М.: АО ЦНИТИ «Техномаш», 2008. С. 448—453.

3. Анциферов В.Н., Косогор С.П. Исследование фазового состава и структуры многослойных нанокристаллических покрытий на основе карбидов и нитридов титана // Металлы. 1997. No. 6. С. 93—96.

4. Анциферов В.Н., Каменева А.Л. Экспериментальное исследование строения многокомпонентных нано-структурных покрытий на основе Ti—Zr—N, сформированных ионно-плазменными методами // Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2007. No. 1. С. 53—61.

5. Анциферов В.Н., Каменева А.Л. Способ получения покрытия на основе сложных нитридов: Пат. 2429311 (РФ). 2011.

6. Анциферов В.Н., Каменева А.Л., Клочков А.Ю., Новиков Р.С. Способ получения износостойкого покрытия: Пат. 2361013 (РФ). 2009.

7. Nordin M., Larsson M., Hogmark S. Mechanical and tribological properties of multilayered PVD TiN/ CrN // Wear. 1999. Vol. 232. No. 2. P. 221—225. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0043164899001490.

8. Yaomin Zhou, Reo Asaki, We-Hyo Soe, Ryoichi Yamamo-to, Rong Chen, Akira Iwabuchi. Hardness anomaly, plastic deformation work and fretting wear properties of polycrystalline TiN/CrN multilayers // Wear. 1999. Vol. 236. P. 159—164. http://www.sciencedirect.com/science/ article/pii/S0043164899002720.

9. Zhang Z.G., Rapaud O., Allain N., Mercs D., Baraket M., Dong C., Coddet C. Microstructures and tribological properties of CrN/ZrN nanoscale multilayer coatings // Appl. Surf. Sci. 2009. Vol. 255. P. 4020—4026. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0169433208022423.

10. Холлек Х. Двойные и тройные карбидные и нитридные системы переходных металлов / Пер. с нем. под ред. Ю.В. Левинского. М.: Металлургия, 1988.

11. Barshilia C. Harish, Jain Anjana, Rajam K.S. Structure, hardness and thermal stability of nanolayered TiN/CrN multilayer coatings // Vacuum. 2004. Vol. 72. P. 241— 248. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0042207X03001477.

12. Kieffer R., Ettmayer P. Recent advances in the knowledge and applications of transition metal nitrides // High Temp. — High Pressures. 1974. Vol. 6. P. 253—260.

13. Zeng X.T., Zhang S., Sun C.Q., Liu Y.C. Nanometric-layered CrN/TiN thin films mechanical strength and thermal stability // Thin Solid Films. 2003. Vol. 424. P. 99—102. http://www.sciencedirect.com/science/article/ pii/S0040609002009215.

14. Blinkov I.V., Volkhonskii A.O., Kuznetsov D.V., Skryleva E.A. Investigation of structure and phase formation in multilayer coatings and their thermal stability //

15. J. Alloys Compd. 2014. Vol. 586. P. S381—S386. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0925838812021731.

16. Shelekhov E.V., Sviridova T.A. Programs for X-ray analysis of polycrystals // Met. Sci. Heat Treat. 2000. Vol. 42. P. 309—313. http://link.springer.com/article/10.1007%2FBF02471306.

17. Hui-Wen Chang, Ping-Kang Huang, Jien-Wei Yeh, And-rew Davison, Chun-Huai Tsau, Chih-Chao Yang. Influence of substrate bias, deposition temperature and post-deposition annealing on the structure and properties of multi-principal-component (AlCrMoSiTi)N coatings // Surf. Coat. Technol. 2008. Vol. 202. P. 3360—3366. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/ S0257897207012650.

18. Biwer B.M., Bernasek S.L. Electron spectroscopic study of the iron surface and its interaction with oxygen and nitrogen // J. Electron Spectrosc. Relat. Phemon. 1986. Vol. 40. P. 339—351. http://www.sciencedirect.com/ science/article/pii/0368204886800445.

19. Takano I., Isobe S., Sasaki T.A., Baba Y. Nitrogenation of various transition metals by N+2-ion implantation // Appl. Surf. Sci. 1989. Vol. 37. P. 25—32. http://www.sciencedirect. com/science/article/pii/0169433289909707.

20. Nishimura O., Yabe K., Iwaki M. X-ray photoelectron spectroscopy studies of high-dose nitrogen ion implanted-chromium: a possibility of a standard material for chemical state analysis // J. Electron Spectrosc. Relat. Phemon. 1989. Vol. 49. P. 335—342. http://www.sciencedirect.com/ science/article/pii/0368204889850212.


Для цитирования:


Волхонский А.О., Блинков И.В., Левинский Ю.В., Скрылева Е.А. ОЦЕНКА ТЕРМИЧЕСКОЙ СТАБИЛЬНОСТИ МНОГОСЛОЙНЫХ НАНОСТРУКТУРНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ АНАЛИЗА ДИФФУЗИОННОЙ ПОДВИЖНОСТИ КОМПОНЕНТОВ СЛОЕВ. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2016;(4):86-93. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-4-86-93

For citation:


Volkhonskii A.O., Blinkov I.V., Levinsky Y.V., Skryleva E.A. EVALUATION OF THERMAL STABILITY OF MULTILAYER NANOSTRUCTURED COATINGS BY ANALYZING DIFFUSION MOBILITY OF LAYER COMPONENTS. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2016;(4):86-93. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2016-4-86-93

Просмотров: 237


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)