Processing math: 100%
Випуски МФіНТ »  Том 47, випуск 2

Дослідження властивостей багатошарових нітридних CrN/NbN-покриттів за допомогою параметрів акустичної емісії. Ч. 1. Багатошарові CrN/NbN-покриття з двошаровою товщиною у 230 нм

І. В. Сердюк1, С. I. Петрушенко2,3, В. О. Столбовий1,4, М. Фіалковски3

1Національний науковий центр Харківський фізико-технічний інститут НАН України, вул. Академічна, 1, 61108 Харків, Україна
2Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, майдан Свободи, 4, 61022 Харків, Україна
3Технічний університет Ліберця, вул. Студентська 1402/2, 46117 Ліберець 1, Чехія
4Харківський національний автомобільно-дорожній університет, вул. Ярослава Мудрого, 25, 61002 Харків, Україна

Отримано: 18.03.2024; остаточний варіант - 08.07.2024. Завантажити: PDF

Для дослідження властивостей вакуумно-дугових багатошарових нітридних CrN/NbN покриттів був застосований метод оцінювання акустичної емісії, яка відображає пружні хвилі, що випромінюються під час розтріскування та розшарування цих покриттів. Дослідження проводилися під час скретч-тестування за рахунок оцінювання параметрів акустичної емісії та візуального обстеження подряпин за допомогою мікроскопії. Для порівняння властивостей багатошарових CrN/NbN покриттів, одержаних за різних технологічних параметрів осадження, а також для визначення й оцінювання процесів, що відбуваються за деформації цих покриттів, було застосовано методи статистичної аналізи випадкової величини акустичної емісії. Для кожного багатошарового покриття було визначено максимальну амплітуду імпульсу, середнє значення, медіяну, моду, кількість імпульсів і суму амплітуд усіх імпульсів. Багатошарове CrN/NbN покриття складалося з 68 шарів із двошаровою товщиною у 230 нм. Для підвищення вірогідности розрахунків досліджувані параметри оцінювалися за чотирма подряпинами для кожного багатошарового покриття. Встановлено вплив технологічних параметрів осадження на деформаційні процеси, що відбуваються у структурі багатошарових CrN/NbN-покриттів, під час скретч-тестування.

Ключові слова: багатошарові покриття, вакуумно-дугове осадження, акустична емісія, деформація, методи статистичної аналізи даних, крихкість покриття.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v47/i02/0199.html

PACS: 07.05.Kf, 43.40.Le, 68.35.Iv, 68.60.Bs, 68.65.Ac, 81.15.-z

ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. V. M. Perga, Novi Metody Doslidzhennya Fizychnykh Vlastyvostei Tverdykh Til. Akustychna Emisiya. Chastyny 1 i 2 [New Methods of Studying the Physical Properties of Solid Bodies. Acoustic Emission. Parts 1 and 2] (Kyiv: 1991).
  2. O. V. Gusev, Akustycheskaya Emissiya pri Deformatsii Monokristallov Tugoplavkikh Metallov [Acoustic Emission During Deformation of Single Crystals of Refractory Metals] (Moskva: Nauka: 1982).
  3. V. A. Kalitenko, V. M. Perga, and I. N. Salivonov, Phys. Solid State, 22, No. 6: 1838 (1980).
  4. O. V. Lyashenko and V. P. Veleshchuk, Ukr. J. Phys., 48, No. 9: 981 (2003) (in Ukrainian).
  5. M. V. Kravtsov, O. V. Lyashenko, and A. P. Onanko, Funct. Mater., 11, No. 2: 353 (2004).
  6. V. I. Artyukhov, K. B. Vakar, and V. I. Makarov, Akusticheskaya Emissiya i Yeyo Primenenie dlya Nerazrushayushchego Kontrolya v Yadernoi Ehnergetike [Acoustic Emission and its Application for Non-Destructive Testing in Nuclear] (Moskva: Atomizdat: 1980).
  7. A. E. Lord and W. Mason, Phys. Acoustic, 11: 289 (1975).
  8. DSTU 2374-94, Rozrakhunky na Mitsnist ta Vyprobuvannya Tekhnichnykh Vyrobiv. Akustychna Emisiya [Strength Calculations and Testing of Technical Products Acoustic Emission] (Kyiv: Derzhstandart Ukrainy: 1994) (in Ukrainian).
  9. O. I. Vlasenko, M. P. Kyseliuk, V. P. Veleshchuk, Z. K. Vlasenko, I. O. Lyashenko, and O. V. Lyashenko, Optoelectronics and Semiconductor Technique, 49: 5 (2014) (in Ukrainian).
  10. V. P. Babak and S. F. Filonenko, Advances in Aerospace Technology, 1, No. 1: 54 (1998) (in Ukrainian).
  11. G. I. Prokopenko, T. V. Golub, O. N. Kashevskaya, B. N. Mordyuk, N. A. Efimov, and V. G. Bezkorovainyi, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 28, No. 2: 151 (2006).
  12. P. I. Stoev, I. I. Papirov, and V. I. Moschenok, Probl. Atom. Sci. Tech., 1: 15 (2006).
  13. A. M. Leskovskyi and Sh. Sh. Azimov, Tech. Phys. Lett., 10, No. 5: 307 (1997).
  14. L. V. Tikhonov and G. I. Prokopenko, Tech. Diagnostics and Non-Dictructive Testing, 8: 73 (1991).
  15. A. Yu. Vinogradov and D. L. Merson, Low Temp. Phys., 44, No. 9: 1186 (2018).
  16. V. A. Kalitenko, I. Ya. Kucherov, V. M. Perga, and V. A. Tkhoryk, Phys. Solid State, 30, No. 12: 3677 (1988).
  17. A. M. Kosevich and V. S. Boyko, Physics-Uspekhi, 104: 201 (1971).
  18. J. D. Eshelby, Proc. Roy. Soc., 260: 222 (1962).
  19. N. Kiesewetter and P. Schiller, Scr. Met., 8: 249 (1974).
  20. B. Polyzos, E. Douka, and A. Trochidis, J. Appl. Phys., 89: 2124 (2001).
  21. D. G. Eitzen and H. N. G. Wadley, J. Res. Natl. Bur. Stand., 89: 75 (1984).
  22. A. Trochidis and B. Polyzos, J. Appl. Phys., 78: 170 (1995).
  23. A. M. Kosevich, Zh. Eksp. Teor. Fiz, 42: 152 (1962).
  24. A. M. Kosevich, Ukr. J. Phys., 84: 579 (1964).
  25. A. Trochidis and B. Polyzos, J. Mech. Phys. Solids, 42: 1933 (1994).
  26. A. Sendrowicz, A. O. Myhre, A. V. Danyuk, and A. Vinogradov, Mater. Sci. Eng. A, 856: 143969 (2022).
  27. Yu. B. Drobot and V. V. Korchevsky, Flaw Detection, 6: 38 (1985).
  28. V. R. Skalskyi, Yu. Ya. Matviiv, and O. G. Simakovych, Physicochemical Mechanicals of Materials, 48, No. 6: 76 (2012).
  29. R. M. Fisher and L. S. Lally, Canad. J. Phys., 45: 1147 (1967).
  30. T. Imanaka and K. Sano, Crystal Lattice Def., 4: 57 (1973).
  31. J. R. Frederick and D. K. Felbeck, Acoustic Emission (Baltimore: ASTM STP: 1972).
  32. N. H. Faisal, R. Ahmed, and R. L. Reuben, Int. Mat. Rev., 56, No. 2: 98 (2011).
  33. D. Rouby and P. Fleischmann, Internal Friction and Ultrasonic Attenuation Solids (1977), p. 811.
  34. C. B. Scruby and H. N. G. Wadley, Met. Science, 15: 599 (1981).
  35. F. P. Higgins and S. N. Carpenter, Acta Metallurg., 26: 133 (1978).
  36. D. R. James and S. N. Carpenter, J. Appl. Phys., 42: 4685 (1971).
  37. V. S. Boyko, V. F. Kivshik, and L. F. Krivenko, Zh. Eksp. Teor. Fiz, 78: 797 (1980).
  38. J. Tomastik, R. Ctvrtlik, P. Bohac, M. Drab, V. Koula, K. Cvrk, and L. Jastrabik, Key Eng. Mater., 662: 119 (2015).
  39. J. Tomastik, R. Ctvrtlik, M. Drab, and J. Manak, Coatings, 8, No. 5: 196 (2018).
  40. S. Yamamoto and H. Ichimura, J. Mater. Res., 7: 2240 (1992).
  41. Nicholas X. Randall, Surf. Coat. Tech., 380: 125092 (2019).
  42. H. Jensen, U. M. Jensen, and G. Sorensen, Surf. Coat. Technol., 74−75: 297 (1995).
  43. R. K. Choudhary and P. Mishra, J. Mater. Eng. Perform., 25: 2454 (2016).
  44. Tian-Shun Dong, Ran Wang, Guo-Lu Li, and Liu Ming, High Temp. Mater. Proc., 38: 601 (2019).
  45. P. Drobny, D. Mercier, V. Koula, S. I. Škrobáková, L. Čaplovič, and M. Sahul, Coatings, 11, No. 8: 919 (2021).
  46. M. A. Hassan, A. R. Bushroa, and R. Mahmoodian, Surf. Coat. Tech., 277: 216 (2015).
  47. B. Warcholiński, A. Gilewicz, Z. Kukliński, and P. Myśliński, Vacuum, 83, No. 4: 715 (2008).
  48. E. Hamzah, M. Ali, and M. R. HJ. Mohd Toff, Surf. Rev. Lett., 13, No. 6: 763 (2006).
  49. T. Z. Kattamis, F. Chang, and M. Levy, Surf. Coat. Tech., 43−44, No. 1: 390 (1990).
  50. K. Ikenaga, A. Yanagida, and A. Azushima, Journal of Solid Mechanics and Materials Engineering, 3, No. 2: 347 (2009).
  51. I. V. Serdiuk, S. I. Petrushenko, V. O. Stolbovyi, and M. Fijalkowski, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 46, No. 1: 23 (2024).
  52. V. P. Rudenko, V. O. Stolbovoy, I. V. Serdiuk, and K. G. Kartmazov, East.-Eur. J. Enterp. Tech., 48, No. 6/1: 66 (2010).

Ліцензія Creative Commons
Цю статтю ліцензовано на умовах Ліцензії Creative Commons із зазначенням авторства — без похідних 4.0 Міжнародна
© 2000–2024 «Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України»