Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

Том 21 (2018)

Особенности структурно-фазового и упругонапряженного состоянийнанокомпозитных покрытий на основе аморфного углерода и их функциональные свойства

А.Д. Коротаев1,2, И.Ю. Литовченко1,2, С.В. Овчинников1,2

1Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, 634050, Россия
2Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, 634055, Россия

 

УДК 538.975, 539.538, 539.25

 

Методом магнетронного осаждения получены нанокомпозитные покрытия Ti-C-Ni-Cr на основе аморфного углерода, легированного никелем и хромом. Методами просвечивающей и растровой электронной микроскопии, рентгеноструктурного анализа исследованы особенности микроструктуры и фазового состава покрытий. Показано, что структура покрытий представлена аморфной углеродной матрицей и наноразмерными частицами TiC и Ni. Исследованы особенности упруго-напряженного состояния наноразмерных частиц. Выявлены относительно невысокие (не более 75° мкм-1) значения изгиба-кручения кристаллической решетки в частицах. На основе полученных данных о величинах изгиба-кручения кристаллической решетки выполнены оценки уровня локальных внутренних напряжений в наноразмерных частицах, показывающие его значительное снижение по сравнению со значением в сверхтвердых покрытиях. Исследования механических свойств покрытий на титановом сплаве показали повышение микротвердости до 14 ГПа и двукратное (до μ < 0.2) снижение коэффициента трения. Структура и свойства покрытий остаются стабильными при отжигах до Т = 700 °С. С повышением температуры отжига до Т = 900 °С рентгенографически обнаруживаются оксидные фазы (TiO, TiO2 и др.) на поверхности покрытий. Изучены особенности пластической деформации и разрушения покрытий методом скретч-тестирования. Установлено, что характер и масштабность разрушения покрытия зависит от твердости подложки, определяющей интенсивное трещинообразование и отслоение покрытий на мягкой подложке и их высокофрагментарное разрушение для подложки из твердого сплава. Показано сохранение покрытий на жесткой подложке при нагрузке до 80 Н.

Ключевые слова: ионно-плазменный синтез, нанокомпозиты, аморфный углерод, нанокристаллические частицы, микротвердость, скретч-тестирование.

 

DOI 10.24411/1683-805X-2018-15008

 

 

 


стр. 82 – 89

Образец цитирования:
А.Д. Коротаев, И.Ю. Литовченко, С.В. Овчинников  Особенности структурно-фазового и упругонапряженного состоянийнанокомпозитных покрытий на основе аморфного углерода и их функциональные свойства // Физ. мезомех. - 2018. - Т. 21. - № 5. - С. 82-89


вернуться