Институт физики прочности и материаловедения СО РАН

Том 23 (2020)

Закономерности многоуровневого разрушения покрытий Ti-Al-N в процессе одноосного растяжения

А.Р. Шугуров1, А.В. Панин1,2, А.И. Дмитриев1,3, А.Ю. Никонов1,3

1Институт физики прочности и материаловедения СО РАН, Томск, 634055, Россия,
2Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, 634050, Россия,
3Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, 634050, Россия,

УДК 621.793, 539.382, 539.422

 

DOI 10.24411/1683-805X-2020-15005

 

Закономерности разрушения покрытий Ti0.45Al0.55N при одноосном растяжении исследованы на различных масштабных уровнях. Покрытия наносили на подложки из стали 12Х18Н9Т методом реактивного магнетронного распыления при постоянном токе. Методом молекулярной динамики выявлено влияние неоднородного распределения алюминия в покрытиях на характер зарождения и распространения в них трещин. Экспериментально установлено, что процесс макроскопического разрушения покрытий Ti0.45Al0.55N на металлической подложке при одноосном растяжении состоит из четырех стадий, продолжительность которых определяется конкуренцией между различными механизмами релаксации напряжений. Продемонстрировано влияние толщины покрытий на развитие конкурирующих механизмов их деформации и разрушения.

Ключевые слова: керамические покрытия, одноосное растяжение, зарождение трещин, разрушение, молекулярная динамика, многоуровневый подход

 

Multiscale fracture of Ti-Al-N coatings under uniaxial tension

The fracture behavior of Ti0.45Al0.55N coatings under uniaxial tension was investigated at different scale levels. The coatings were deposited on 12Cr18Ni9Ti steel substrates by reactive magnetron sputtering at a constant current. According to molecular dynamics simulations, the nonuniform distribution of aluminum in the coatings affects the initiation and growth of cracks in them. It was found experimentally that the macroscopic fracture of Ti0.45Al0.55N coatings on a metal substrate under uniaxial tension occurs in four stages, whose duration is determined by the competition between different stress relaxation mechanisms. The effect of the coating thickness on the development of competing deformation and fracture mechanisms in the coatings is demonstrated.

Keywords: ceramic coatings, uniaxial tension, crack initiation, fracture, molecular dynamics, multilevel approach


стр. 56 – 68

Образец цитирования:
А.Р. Шугуров, А.В. Панин, А.И. Дмитриев, А.Ю. Никонов  Закономерности многоуровневого разрушения покрытий Ti-Al-N в процессе одноосного растяжения // Физ. мезомех. - 2020. - Т. 23. - № 5. - С. 56-68


вернуться