Механічні та структурні дослідження трикомпонентних шарів Mo–Zr–N, нанесених на підложжя фізичним осадженням парів

Абдельазіз Аббуді$^{1}$, Брагім Шармім$^{1}$, Хамид Джебейлі$^{2}$, Мурад Бріуа$^{1}$

$^{1}$Université Colonel Hadj Lakhdar, Batna, Algeria
$^{2}$LASPI2A, Université Abbas Laghrour de Khenchela, BP 1252 Route de Batna Khenchela, 40004 Khenchela, Algeria

Отримано: 18.12.2016; остаточний варіант - 28.05.2017. Завантажити: PDF

Метою даної роботи є поліпшення механічних характеристик трикомпонентних покриттів з нітриду молібден–цирконію (Mo–Zr–N), а також пошук відповідної стехіометрії, щоб одержати мікроструктуру, орієнтовану на очікувані властивості, з використанням наступних метод характеризації: SEM, XRD, EDS, XPS, WDS та ін., а також наноіндентування, альтернативної трибометрії та випробувань за допомогою нанесення подряпин. Морфологічні дослідження трикомпонентного покриття Mo–Zr–N показали, що переважає орієнтація (111), яка, по суті, виникає завдяки залишковим внутрішнім напруженням. Під час розробки сполуки Mo–Zr–N було помічено, що додавання Zr приводить до багатофазної структури, що складається з бінарних нітридів ZrN, MoN та MoZrN з призматичною будовою. Шерсткість є меншою для покриття Mo–N та за низьких рівнів вмісту Цирконію. При цьому модулі Юнґа мають дуже близькі значення, що проявляється при концентраціях Zr, нижчих за 100 ат.%, а кристалічна структура не впливає на здатність матеріялу до опору. Введення частинок цирконію дестабілізує сполуку, оскільки атомовий радіюс Цирконію (0,138 нм) є більшим за атомовий радіюс Молібдену (0,126 нм); тому ґратниця сполуки спотворюється, що пояснює появу залишкових напружень.

Ключові слова: мікроструктура, залишкові напруження, текстура, твердість, модуль Юнга, покриття, нанесення покриття осадженням парів.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v39/i06/0779.html

PACS: 62.20.Qp, 68.35.Ct, 68.35.Dv, 68.35.Gy, 81.15.-z, 81.40.Pq, 81.65.Lp


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. Brahim Tlili, Caractérisation de Films durs Multicouches Élaborés par Pulvérisation Magnétron. Influnce des Conditions d’Élaboration sur Leurs Propriétés (Thèse de Doctorat) (Arts et Métiers Paris-Tech: Institut des Sciences et Technologies: 2010) (in French).
  2. Kezai, Characterization of Interfacial Reactions in Binary and Multiple Metallic Thin Films (Thèse de Doctorat) (Arts et Métiers Paris-Tech: Institut des Sciences et Technologies: 2007) (in French).
  3. A. S. Korhonen, Vacuum, 45, Iss. 10–11: 1031 (1994). Crossref
  4. M. I. Jones, I. R. McColl, and D. M. Grant, Surf. Coat. Technol., 132, Iss. 2–3: 143 (2000). Crossref
  5. J.-C. Chuang, S.-L. Tu, and M.-C. Chen, Thin Solid Films, 346, Iss. 2–3: 299 (1999). Crossref
  6. J.-B. Lee, Mater. Chem. Phys., 99, Iss. 2–3: 224 (2006). Crossref
  7. C. Scandian, C. Boher, J. D. B. de Mello, and F. Rézai-Aria, Wear, 267, Iss. 1–4: 401 (2009). Crossref
  8. K. Frisk, Calphad, 15, Iss. 1: 79 (1991). Crossref
  9. Y. L. Su, S. H. Yao, Z. L. Leu, C. S. Wei, and C. T. Wu, Wear, 213, Iss. 1–2: 165 (1997). Crossref
  10. L. Shan, Y. Wang, J. Li, H. Li, X. Wu, and J. Chen, Surf. Coat. Technol., 226: 40 (2013). Crossref
  11. W. D. Sproul, Thin Solid Films, 107, Iss. 2: 141 (1983). Crossref
  12. P. C. Johnson and H. Randhawa, Surf. Coat. Technol., 33: 53 (1987). Crossref
  13. J.-H. Huang, C.-Y. Hsu, S.-S. Chen, and G.-P. Yu, Mater. Chem. Phys., 77, Iss. 1: 14 (2003). Crossref
  14. D. Pilloud, J. F. Pierson, A. P. Marques, and A. Cavaleiro, Surf. Coat. Technol., 180–181: 352 (2004). Crossref
  15. L. Krusin-Elbaum, M. Wittmer, C. Y. Ting, and J.-J. Cuomo, Thin Solid Films, 104, Iss. 1–2: 81 (1983). Crossref
  16. M.-B. Takeyama, T. Itoi, E. Aoyagi, and A. Noya, Appl. Surf. Sci., 190, Iss. 1–4: 450 (2002). Crossref
  17. S. Horita, M. Kobayashi, H. Akahori, and T. Hata, Surf. Coat. Technol., 66, Iss. 1–3: 318 (1994). Crossref
  18. U. K. Wiiala, I. M. Penttinen, and A. S. Korhonen, Surf. Coat. Technol., 41, Iss. 2: 191 (1990). Crossref
  19. L. van Leaven, M. N. Alias, and R. Brown, Surf. Coat. Technol., 53, Iss. 1: 25 (1992). Crossref
  20. P. Panjan, B. Navinšek, A. Žabkar, V. Marinković, Dj. Mandrino, and J. Fišer, Thin Solid Films, 228, Iss. 1–2: 233 (1993). Crossref
  21. E. Kelesoglu, C. Mitterer, M. K. Kazmanli, and M. Ürgen, Surf. Coat. Technol., 116–119: 133 (1999). Crossref
  22. R. J. Rodríguez, J. A. García, A. Medrano, M. Rico, R. Sánchez, R. Martínez, C. Labrugère, M. Lahaye, and A. Guette, Vacuum, 67, Iss. 3–4: 559 (2002). Crossref
  23. S. Horita, M. Kobayashi, H. Akahori, and T. Hata, Surf. Coat. Technol., 66, Iss. 1–3: 318 (1994). Crossref
  24. J. Pelleg, L. Z. Zevin, and S. Lungo, N. Croitoru, Thin Solid Films, 197, Iss. 1–2: 117 (1991). Crossref
  25. M. Nose, W. A. Chiou, M. Zhou, T. Mae, and M. Meshii, J. Vac. Sci. Technol. A, 20: 823 (2002). Crossref
  26. M. K. Hibbs, B. O. Johansson, J.-E. Sundgren, and U. Helmersson, Thin Solid Films, 122, Iss. 2: 115 (1984). Crossref
  27. S. Labdi, Ph. Houdy, P. Psyllaki, and M. Jeandin, Thin Solid Films, 275, Iss. 1–2: 213 (1996). Crossref
  28. A. Pan and J. E. Greene, Thin Solid Films, 78, Iss. 1: 25 (1981). Crossref
  29. R. J. Rodríguez, J. A. García, A. Medrano, M. Rico, R. Sánchez, R. Martínez, C. Labrugère, M. Lahaye, and A. Guette, Vacuum, 67, Iss. 3–4: 559 (2002). Crossref
  30. V. G. Ivanchenko and T. V. Mel’nichenko, Metallofizika, 13, No. 2: 23 (1991).
  31. M. Uchida, N. Nihira, A. Mitsuo, K. Toyoda , K. Kubota, and T. Aizawa, Surf. Coat. Technol., 177–178: 627 (2004). Crossref
  32. Y. Benlatreche, Contribution à L’amélioration de la Durée de vie D’outils Carbure pour L’usinage du MDF (Medium Density Fiberboard) par Application de Dépôts Ternaires (CrAlN, CrVN) et Modification de L’arête de Coupe (Thèse de Doctorat) (Arts et Métiers Paris-Tech: Institut des Sciences et Technologies: 2011) (in French).
  33. J. Musil, Surf. Coat. Technol., 125, Iss. 1–3: 322 (2000). Crossref
  34. M. Odén, J. Almer, G. Håkansson, and M. Olsson, Thin Solid Films, 377–378: 407 (2000). Crossref
  35. R. Novák, I. Kvasnička, D. Nováková, and Z. Malá, Surf. Coat. Technol., 114, Iss. 1: 65 (1999). Crossref
  36. A. Lousa, J. Romero, E. Martínez, J. Esteve, F. Montalà, and L. Carreras, Surf. Coat. Technol., 146–147: 268 (2001). Crossref
  37. W. Grzesik, Advanced Machining Processes of Metallic Materials (Elsevier Science: 2008).
  38. G. G. Stoney, Proc. R. Soc. A, 82, Iss. 553: 172 (1909). Crossref
  39. Y. L. Di, Z. H. Cai, P. Zhang, and W. Shen, Adv. Mater. Res., 557–559: 1650 (2012). Crossref