Вплив домішок Cr на структуру та механізм руйнування багатошарових плівок TiAlN

Олеся Наконечна

Київський національний університет імені Тараса Шевченка, вул. Володимирська, 60, 01033 Київ, Україна

Отримано: 17.01.2019; остаточний варіант - 25.03.2019. Завантажити: PDF

Методами електронної мікроскопії, наноіндентування та атомно-силової мікроскопії досліджено структурні особливості та механічні характеристики нанокомпозиційних багатошарових тонких плівок на основі TiAlN. Плівки було осаджено на підкладках WC–Co вкуумно-дуговим методом. Встановлено, що добавки Cr мають істотний вплив на мікроструктуру зразків, морфологію тріщин та механічні властивості досліджуваних покриттів. Додавання Cr веде до збільшення твердості досліджуваних плівок за рахунок зникнення вюрцитної фази AlN і утворення твердої фази CrN. Крім того, додатковому зміцненню плівки сприяють формування колоноподібної структури та збільшення кількості бішарів у покритті. Формування і поширення індукованих індентацією тріщин виявилися чутливими як до структури досліджуваної плівки, так і до морфології росту її зерен. В усіх покриттях з’являються первинні тріщини в місці контакту з індентором. Морфологія цих тріщин описується системою коротких, розривних, нерегулярних тріщин в покриттях, що мають колоноподібну мікроструктуру. А в плівках з дрібнозернистою структурою формуються прямі радіальні наскрізні тріщини. Зазначені особливості структури тріщин пояснюються ковзанням границь зерен, які є більш вираженими в стовпчастих плівках, ніж у нанокомпозиційному матеріалі.

Ключові слова: тонка плівка, морфологія тріщин, тріщинотсійкіть, твердість, просвічуюча електронна мікроскопія.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v41/i05/0621.html

PACS: 62.20.mt, 68.37.Lp, 68.55.J-, 68.55.Ln, 68.60.Bs, 68.65.Ac


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. S. PalDey and S. C. Deevi, Mat. Sci. Eng. A, 342: 58 (2003). Crossref
  2. P. Holubar, M. Jilek, and M. Sima, Surf. Coat. Technol., 133–134: 145 (2000). Crossref
  3. H. G. Prengel, P.C . Jindal, K. H. Wendt, and A. T. Santhanam, Surf. Coat. Technol., 139: 25 (2001). Crossref
  4. G. S. Fox-Rabinovich, A. I. Kovalev, M. H. Aquirre, B. D. Beake, K. Yamamoto, S. C. Veldhuis, J. L. Endrino, D. L. Wainstein, and A. Y. Rashkovskiy, Surf. Coat. Technol., 204, No. 4: 489 (2009). Crossref
  5. S. Veprek, J. Vac. Sci. Technol. A, 17, No. 5: 2401 (1999). Crossref
  6. F. Fernandes, M. Danek,T. Polcar, and A. Cavaleiro, Tribology Int., 119: 345 (2018). Crossref
  7. Q. Luo, W.R. Rainforth, and W.D. Münz, Scr. Mater., 45: 399 (2001). Crossref
  8. K. N. Andersen, E. J. Bienk, K. O. Schweitz, H. Reitz, J. Chevallier, P. Kringhoj and J. Bottiger, Surf. Coat. Technol., 123: 219 (2000). Crossref
  9. M. Danek, F. Fernandes, A. Cavaleiro, and T. Polcar, Surf. Coat. Technol., 313: 158 (2017). Crossref
  10. Ph. C. Yashar and W. D. Sproul, Vacuum, 55: 179 (1999). Crossref
  11. H. Holleck and V. Schier, Surf. Coat. Technol., 76–77: 328 (1995). Crossref
  12. E. Arzt, Acta Mater., 46, No. 16: 5611 (1988). Crossref
  13. H. H. Fu, D. J. Beson, and M. A. Meyers, Acta Mater., 49: 2567 (2001). Crossref
  14. H. Geisler, K. O. Schweitz, J. Chevallier, J. Bottiger, and K. Samwer, Philos. Mag. A, 79, No. 2: 485 (1999). Crossref
  15. W. C. Oliver and G. M. Pharr, J. Mater. Res., 7: 1564 (1992). Crossref
  16. R. U. Qiang, H. U. Shejun, N. Huang et.al., Rare Metals, 27: No. 3: 251 (2008). Crossref
  17. M. Zhou, Y. Makino, M. Nose, and K. Nogi, Thin Solid Films, 339: 203 (1999). Crossref
  18. B. R. Lawn, A. G. Evans, and D. B. Marshall, J. Am. Ceram. Soc., 63: 574 (1980). Crossref
  19. M. Stueber, H. Holleck, H. Leiste, K. Seemann, S. Ulrich, and C. Ziebert, J. Alloys Compd., 483: 321 (2009). Crossref
  20. A. Leyland and A. Matthews, Wear, 246: 1 (2000). Crossref
  21. L. O. Affonso, Machinery Failure Analysis Handbook—Sustain Your Operations and Maximize Uptime (USA: Gulf Publishing Company: 2006). Crossref
  22. A. P. Shpak, O. I. Nakonechna, Yu. A. Kunitskyi, and O. V. Sobol, Mechanical Features of the Ti-Based Coatings (Kyiv: IMP NANU: 2005) (in Ukrainian).
  23. D. L. Joslin and W. C. Oliver, J. Materials Research, 5: 123 (1990). Crossref
  24. T. Y. Tsui, G. M. Pharr, W. C. Oliver, C. S. Bhatia, R. L. White, S. Anders, A. Anders, and I. G. Brown, MRS Proceedings, 383: 447 (1995). Crossref
  25. T. Polcar and A. Cavaleiro, Surf. Coat. Technol., 257: 70 (2014). Crossref