ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ КЕРАМИЧЕСКИХ МАТРИЦ
DOI:
https://doi.org/10.36773/1818-1112-2025-136-1-65-70Ключевые слова:
покрытие, алтины, фтор, углерод, микротвердость, адгезия, удельная поверхностная энергия, скретч-анализАннотация
В последнее время значительное внимание ученых уделяется разработке покрытий с высокими температурными характеристиками и антифрикционными свойствами. В основе данных свойств лежит способность высокоэнтропийных материалов содержать в своём составе рефракторные металлы. В процессе их формирования образуются объекты различной функциональной значимости, что позволяет получать защитные слои с уникальными свойствами. В статье изучены физико-механические характеристики вакуумных рефракторных покрытий на основе алтинов, допированных фтором и углеродом. Нанесение покрытий AlTiN, AlTiCN, AlTiN(C,F) на стальной подложке осуществлялось на вакуумной установке УВНИПА-1-001. Для определения свойств сверхтвердых вакуумных покрытий применяли стандартные методы (микродюрометрический, скретч-анализ, метод «сидячей» капли). Определены значения удельной поверхностной энергии для композиционных покрытий на основе алтинов, сформированных на данных подложках. Показано, что формирование покрытий на основе алтинов снижает значения удельной поверхностной энергии модифицируемого стального субстрата. Установлено, что покрытия на основе алтинов, допированных фтором, углеродом и сформированных на стальной подложке, имеют значения микротвердости выше, чем у исходных покрытий алтинов. Данный эффект обусловлен увеличением концентрации активных зарядовых центров на поверхности подложки вследствие использования многокомпонентных покрытий. Увеличение количества активных зарядовых центров приводит к увеличению дисперсности фаз, содержащихся в структуре покрытия, что сказывается на микротвердости исследуемых покрытий.
Библиографические ссылки
Гибридные методы формирования тонкослойных вакуумных покрытий / Н. М. Чекан, Е. В. Овчинников, И. П. Акула, Е. И. Эйсымонт // Горная механика и машиностроение. – 2019. – № 1. – С. 80–88.
Комбинированные методы повышения износостойкости металлообрабатывающего инструмента / В. В. Гаврилова, Р. А. Трушель, М. В. Ищенко [и др.] // Горная механика и машиностроение. – 2015. – № 4. – С. 55–63.
Высокотемпературные многослойные покрытия на основе многокомпонентных соединений / Е. В. Овчинников, Н. М. Чекан, В. Г. Барсуков [и др.] // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 6. Техника. – 2017. – Т. 7, № 2. – С. 6–17.
Структурно-морфологические особенности покрытий на базе соединений Al-Ti-N / Е. В. Овчинников, Н. М. Чекан, В. В. Посылкин [и др.] // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 6. Техника. – 2012. – № 2 (133). – С. 18–23.
Физико-механические характеристики жаростойких покрытий на основе Al-Ti-N / Н. М. Чекан, Е. В. Овчинников, Е. И. Эйсымонт [и др.] // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 6. Техника. – 2014. – № 1 (169). – С. 95–102.
Энергетические характеристики покрытий на базе соединений Al-Ti-N / Е. В. Овчинников, Н. М. Чекан, В. В. Посылкин [и др.] // Вестник Гродненского государственного университета имени Янки Купалы. Серия 6. Техника. – 2013. – № 1 (145). – С. 75–85.
Нанокомпозиционные покрытия, формируемые на базе соединений AlTiN / Е. В. Овчинников, Н. М. Чекан, И. П. Акула, Е. И. Эйсымонт // Фундаментальные проблемы радиоэлектронного приборостроения. – 2013. – Т. 13, № 1. – С. 15–18.
Овчинников, Е. В. Триботехнические характеристики плазмохимических покрытий AlTiN / Е. В. Овчинников, Н. М. Чекан, И. П. Акула // Фундаментальные и прикладные проблемы техники и технологии. – 2014. – № 1 (303). – С. 55–63.
Eral, H. B. Contact angle hysteresis: a review of fundamentals and applications / H. B. Eral, D. J. C. M. ’T Mannetje, J. M. Oh // Colloid Polym. Sci. – 2013. – Vol. 291. – P. 247–260.
Feldmann, D. How droplets move on surfaces with directional chemical heterogeneities / D. Feldmann, B. El Pinchasik // J. Phys. Chem. Lett. – 2021. – Vol. 12. – P. 11703–11709.
Surface-wetting characterization using contact-angle measurements / T. Huhtamäki, Xuelin Tian, Juuso Korhonen, R. H. A. Ras // Nat. Protoc. – 2018. – Vol. 13. – P. 1521–1538. – DOI: 10.1038/s41596-018-0003-z.
Controllable high adhesion and low friction coefficient in TiAlCN coatings by tuning the C/N ratio / Xianliang Li, Guojian Li, Wenzhang Lü [et al.] // Appl. Surf. Sci. – 2022. – Vol. 597. – 153542. – DOI: 10.1016/j.apsusc.2022.153542.
Effects of C content on the microstructure, mechanical and tribological properties of TiAlSiCN coatings / Biao Huang, Li Chen, Dan-Dan Liang [et al.] // Vacuum. – 2023. – Vol. 216. – 112488. – DOI: 10.1016/j.vacuum.2023.112488.
Multifunctional nanolaminated PVD coatings in the system Ti–Al–N–C by combination of metastable fcc phases and nanocomposite microstructures / M. Stueber, U. Albers, H. Leiste [et al.] // Surf. Coatings Technol. – 2006. – Vol. 200, Is. 22–23. – P. 6162–6171. – DOI: 10.1016/j.surfcoat.2005.11.012.
Improvement on the mechanical, tribological properties and cutting performance of AlTiN-based coatings by compositional and structural design / Huadong Zhang, Fangsheng Mei, Yang Yu [et al.] // Surf. Coatings Technol. – 2021. – Vol. 422. – 127503. – DOI: 10.1016/j.surfcoat.2021.127503.
Residual stresses and tribomechanical behaviour of TiAlN and TiAlCN monolayer and multilayer coatings by DCMS and HiPIMS / Wolfgang Tillmann, Diego Grisales, Dominic Stangier [et al.] // Surf. Coatings Technol. – 2021. – Vol. 406. – 126664. – DOI: 10.1016/j.surfcoat.2020.126664.
Improved properties of TiAlN coatings through the multilayer structure / A. Rizzo, L. Mirenghi, M. Massaro [et al.] // Surf. Coatings Technol. – 2013. – Vol. 235. – P. 475–483. – DOI: 10.1016/j.surfcoat.2013.08.006.
Syntheses and characterization of TiC/a: C composite coatings using pulsed closed field unbalanced magnetron sputtering (P-CFUBMS) / J. Lin, J.J. Moore, B. Mishra [et al.] // Thin Solid Films. – 2008. – Vol. 517, Is. 3. – P. 1131–1135. – DOI: 10.1016/j.tsf.2008.07.021.
Study of C-N binding states in carbon nitride films deposited by reactive XeCl laser ablation / E. D'Anna, M. L. De Giorgi, A. Luches [et al.] // Thin Solid Films. – 1999. – Vol. 347, Is. 1–2. – P. 72–77. – DOI: 10.1016/S0040-6090(98)01734-9.
Tensile and compressive stresses in Cu/W multilayers: correlation with microstructure, thermal stability, and thermal conductivity / Giacomo Lorenzin, Md Shafkat Bin Hoque, Daniel Ariosa [et al.] // Acta Mater. – 2022. – Vol. 240. – 118315. – DOI: 10.1016/j.actamat.2022.118315.
Williamson, G. K. X-ray line broadening from filed aluminium and wolfram / G. K. Williamson, W. H. Hall // Acta Metall. – 1953. – Vol. 1, Is. 1. – P. 22–31. – DOI: 10.1016/0001-6160(53)90006-6.
Effects of tailored nitriding layers on comprehensive properties of duplex plasma-treated AlTiN coatings / Yang Deng, Chaolin Tan, Yi Wang [et al.] // Ceram. Int. – 2017. – Vol. 43, Is. 12. – P. 8721–8729. – DOI: 10.1016/j.ceramint.2017.03.209.
Загрузки
Опубликован
Как цитировать
Выпуск
Раздел
Лицензия
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial» («Атрибуция — Некоммерческое использование») 4.0 Всемирная.
Авторы предоставляют материалы на условиях лицензии CC BY-NC 4.0. Эта лицензия позволяет неограниченному кругу лиц копировать и распространять материал на любом носителе и в любом формате, но с обязательным указанием авторства и только в некоммерческих целях. Пользователи не вправе препятствовать другим лицам выполнять действия, разрешенные лицензией.
