Азаренков Н.А. - Наноматериалы (1051240), страница 37
Текст из файла (страница 37)
%). Данные покрытия являются аморфными и показывают твердость в пределах от 20 –40 ГПa, то есть они достаточно твердые, чтобы использовать их как защитные покрытия для режущих инструментов.Гетерофазные нанокомпозитные покрытия nc-(Ti1-xAlx)N/α-Si3N4 иTiN/α-Si3N4/TiS2 обладают высокой термостабильностью, которая обусловлена идеальной однородной структурой, формируемой во время спиноидального распада и кристаллизации аморфных нитридов [33, 34]. Ком178поненты нанокомпозита оказываются идеально перемешанными, а зарождение кристаллических фаз происходит одновременно без существенногороста. Сопряжение на межфазных границах также оказывается высоким и,по-видимому, удерживающим высокие внутренние напряжения.На рис.
8.16а,б видно, что размер кристаллитов нанокомпозита nc(Ti1-xAlx)N/α-Si3N4 остается неизменным на уровне 3 нм до 1100° С. В нанокомпозите TiN/α-Si3N4/TiS2 (рис. 8.16б) он незначительно возрастает от10,5 до 12 нм при температуре 800° С. При этом можно отметить некоторое упрочнение в системах с повышением температуры. В то же время интенсивный рост зерен приводит к резкому ухудшению свойств.Очень перспективными являются нанокомпозиты систем W-Si-N,Ta-Si-N, Ti-Si-N, Zr-Si-N с высоким содержанием (> 50 об. %) фазы нитрида кремния рис.
8.17.Рис. 8.16. Изменение твердости и размера кристаллита от температуры отжигананокомпозитных покрытий: а – (Ti1-xAlx)N/α-Si3N4; б – TiN/α-Si3N4/TiS2179Рис. 8.17. Зависимость потери массы от температуры твердыхнанокомпозитных покрытий [27, 35, 36]Пленки Ta-Si-N с низким содержанием Si (7 ат. %) – термостабильныдо 900° С. Рекристаллизация этих пленок приводит к формированию интерметаллических фаз Та2N, Ta5Si и Ta5Si3.
Кроме того, многие из них показывают превосходную высокотемпературную стойкость к оксидированию значительно превышающую 1000° C. Например, на воздухе пленкиZr-Si-N не окисляются при Т = 1300° C (рис. 8.17).Контрольные вопросы1. В каких условиях формируются нанокристаллические пленки?2. Роль энергии осаждаемых ионов в ионно-плазменных методах.3.
Механизмы управления формированием нанокристаллических покрытий.4. Что такое нанокомпозитные покрытия?5. Какие существуют группы нанокомпозитных покрытий и как они классифицируются?6. С чем связано повышение твердости в нанокомпозитных покрытиях?7. Как влияет структура покрытий на термические свойства?Литература к разделу 81. Андреев А. А., Саблев В.
П., Шулаев В. М., Григорьев С. Н. Вакуумнодуговые устройства и покрытия. – Харьков: ННЦ «ХФТИ», 2005. – 235 с.2. Азаренков Н. А., Береснев В. М., Погребняк А. Д. Структура и свойствазащитных покрытий и модифицированных слоев материалов. – Харьков:ХНУ им. В. Н. Каразина, 2007. – 576 с.3. Андриевский Р. А. Получение и свойства нанокристаллических тугоплавких соединений // Успехи химии. – 1994. – Т. 63, № 5. – С.
431-448.4. Береснев В. М., Погребняк А. Д., Азаренков Н. А. и др. Нанокристаллические и нанокомпозитные покрытия, структура, свойства // ФИП. – 2007.– Т. 6, № 1-2. – С. 4-27.5. Береснев В. М., Погребняк А. Д. и др. Cтруктура, свойства и получениетвердых нанокристаллических покрытий, осаждаемых несколькими спосабами // УФМ. – 2007. – Т. 8, № 3. – С. 171-246.6. Левашов Е. А., Штанский Д. В.
Многофункциональные наноструктурированные пленки // Успехи химии. – 2007. – Т. 76, № 5. – С. 502-509.7. Решетняк Е. Н., Стрельницкий В. Е. Синтез наноструктурных пленок:достижения и перспективы // ВАНТ, серия Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 2008. – № 2. – С. 119-130.8. Дробышевская А. А., Давыдов И. В., Фурсова Е. В., Береснев В. М.
Нанокомпозитные покрытия на основе нитридов переходных металлов //ФИП. – 2008. – Т. 5, № 1-2. – С. 93-98.1809. Погребняк А. Д., Шпак А. П., Азаренков Н. А., Береснев В. М. Структура и свойства твердых и сверхтвердых нанокомпозитных покрытий //УФН. – 2009. – Т. 179, №1. – С. 35-64.10. Musil J., Ŝuna J.
The role of energy in formation of sputtered nanocomposite films // Mater. Scien. Forum. – 2005. – Vol. 502. – P. 291-296.11. Adidi F., Petrov I., Greene J. E. et al. Effects of high-flux low-energy (20200 eV) ion irradiation during deposition on microstructure and preferred orientation of Ti0,5Al0,5N alloys grown by ultra-high vacuum reactive magnetronsputtering // J. Appl. Phys. – 1993. – Vol.
73, No. 12. – Р. 8580-8589.12 Мовчан Б. А., Демчишин А. В. Исследование структуры и свойств толстых вакуумных конденсатов никеля, титана, вольфрама, окиси алюминияи двуокиси циркония // ФММ. – 1969. – Т. 28, № 4. – С. 23-30.13. Thornton J. A. Structure and topography of sputtering coatings // Ann. Rev.Material Sci. – 1977. – Vol. 7. – P. 239-260.14. Шулаев В.
М., Андреев А. А., Горбань В. Ф., Столбовой В. А. Сопоставление характеристик вакуумно-дуговых наноструктурных TiN покрытий, осаждаемых при подаче на подложку высоковольтных импульсов //ФИП. – 2007. – Т. 6, № 1-2. – С. 94-98.15. Barna P. B., Adamik M. Formation and Characterization of the structure ofsurface coatings, in Protective Coatings and Thin Films, edited by Paleau Y.,Barna P.B.
– 1997. – Kluwer Acadtmic, Dordrecht, The Netherlands. – P. 27929716. J.and Vlasek J. Magnetron sputtering of hard nanocomposite coatings andtheir properties // J. Surf. Coat. Technol. –2001. –V.142-144. –P. 557-566.17. Береснев В. М., Толок В. Т., Швец О. М. и др. Микро-нанослойные покрытия сформированные методом вакуумно-дугового осаждения с использованием ВЧ – разряда // ФИП. – 2006. – Т. 4, № 1-2.
– С. 93-97.18. Локтев Ю. Д. Нанострруктурные покрытия высокопроизводительногоинструмента // Стружка. – 2004. – № 2(5). – С. 12-17.19. Kopeikina M. Yu., Klimenko S. A., Mel’niichuk Yu. A., Beresnev V. M.Efficiency of cutting tools equipped with cBN-based polycrystalline superhardmaterials having vacuum-plasma coating // J. Superhard materials – 2008. –Vol. 30, No. 5.
– Р. 355-362.20. Турбин П. В., Береснев В. М., Швец О. М. Нанокристаллические покрытия, полученные вакуумно-дуговым методом с использованием ВЧнапряжения // ФИП – 2006. – Т. 4, № 3-4. – С. 198-202.21. Кунченко Ю. В., Кунченко В. В., Неклюдов И. М. и др. Слоистые TiCr-N покрытия, получаемые методом вакуумно-дугового осаждения //ВАНТ, серия Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 2007. – № 2(90). – С. 203-214.22. Misil J., Daniel P., Zeman P, Takai O. Structure and properties of magnetron sputtered Zr-Si-N filns with a high (≥ 25 at.% ) Si content // Thin SolidFilms. – 2005. – Vol.
478. – P. 238-247.18123. Brazkin V. V., Laypin A. G., Hemely R. J. Harder than diamond: Dreamsand reality // Philos. Mag. – 2002 – Vol. A82, No. 2. – P.231-253.24. Musil J., Miykae S. Nanocomposite coatings with enhanced hardness inNovel Materialss Processing (MAPEES’0,4), ed. S. Miyake. – Elselveir, Amsterdam, 2005. – P. 45-56.25. Veprek S., Maritza G. J., еt аl. Different approaches to superhard coatingsand nanocomposites // Thin Solid Films. – 2005. – Vol. 476. – P.
1-29.26. Кунченко В. В., Кунченко Ю. В., Картмазов Г. Н. и др. Наноструктурные сверхтвердые nc-TiN/a-Si3N4 покрытия, полученные методом вакуумно-дугового осаждения // ВАНТ, серия Физика радиационных повреждений и радиационное материаловедение. – 2006. – № 4(89). – С. 185-190.27. Musil J., Zeman P. Hard a-Si3N4/ MeNx Nanocomposite Coatings with HighThermal Stability and High Oxidation Resistance // Solid State Phenomen. –2007. – Vol. 127. – P. 31-36.28.
Veprek S., Karankova P., Maritza G., Veprek-Heijman G. J. Possible role ofoxygen impurties in degradation of nc-TiN/a-Si3N4 nanocompositete// J. Vac.Sci. Technol. В. – 2005. – Vol. 23, № 6. – P. L17-L21.29. Погребняк А. Д., Береснев В. М., Ильященко М. В. и др. Особенностиструктуры и свойств твердых Ti-Al-N и сверхтвердых Ti-Si-N нанокомпозитных покрытий, осажденных PVD в ВЧ разряде // ФИП. – 2008. – Т.6, №3-4.
– С. 221-227.30. Patschaider J. Nanocomposite Hard Coatings for Wear Protections // MRSBull. – 2003. – Vol. 28(3). – P. 180-183.31. Валиев Р. З., Александров И. В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. – M.:Логос, 2000. –272 с.32. Musil J., Zeman P. Hard amorphous a-Si3N4/MeNx nanocomposite coatingswith high thermal stability and high oxidation resistance // Solid State Phenomena. – 2007. – Vol.
127. – P. 31-36.33. Соболь О. В. Факторы, обуславливающие формирование аморфноподобного и нанокристаллического структурного состояния в ионноплазменных конденсатах // ФИП. – 2008. – Т.6, №3-4. – С. 134-141.34. Коротаев А. Д., Мошков В. Ю. и др. Наноструктурные и нанокомпозитные сверхтвердые покрытия // Физическая мезомеханика. – 2005. –Т. 8,№5. – С. 103-116.35. Zeman H., Musil J., Zeman P. Physical and mechanical properties pf sputtered Ti-Si-N films with a high (>40 at.% ) content of Si // J.
Vac. Sci. Technol.– 2004. – Vol. F22(3). – P. 646-649.36. Musil J. “Properties of hard nanocompositie thin films”, in NanocompositeThin Films and Coatings: Processing, properties and Performance, Ch. 5 (Eds.S. Zhang, A. Nasar). – 2007.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
