Структура и трибомеханические свойства градиентно-слоистого покрытия Ti-Al-Si-Cu-C-N

Установлено для начальных стадий роста подслоя титана и слоя TiAlSiCuN, что обогащение состава титана железом и кислородом приводит к формированию высокодисперсного нанокристаллического состояния, тогда как для слоя TiAlSiCuN избыток металлических элементов (≈ 65 ат. %) и легирование кислородом (≈ 10 ат. %) определяет аморфизацию структуры. Исследованием напряжённого состояния слоёв покрытий показано, что уровень напряжений в кристаллах TiC слоя TiC/a-C составляет E/40, тогда как в областях когерентного рассеивания (ОКР) слоя  TiAlSiCuN - E/60 (Е – модуль Юнга слоёв). При росте глубины индентирования слоя TiC/a-C и глубинах индентирования кратно меньших толщины слоя найдено увеличение его твёрдости с 13 до 22 ГПа, обусловленное ростом плотности частиц карбидов в зоне индентирования. Исследованием структуры слоя TiAlSiCuN в зонах интенсивного износа определено, что в столбчатых зёрнах наряду с уменьшением размеров ОКР до 3 нм и падением уровня остаточных напряжений до E/80 наблюдается рост разориентации кристаллической решётки, так что зёрна накапливают деформацию с формированием более стабильной дефектной микроструктуры. Показано, что морфология поверхности трения в форме царапин и участков отслоения различного масштаба, образование на поверхности массивных ламелей окисленного стального контртела и обломков износа покрытия, как и тонких плёнок оксида железа, свидетельствуют о развитии адгезионного и абразивного износа пары трения.

Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0003.
Результаты опубликованы в журнале Surface and Coatings Technology (IF 5.4, Q1).
Binh Thanh Ngo, S.V. Ovchinnikov, V.P. Sergeev The structure and tribomechanical properties of a Ti-Al-Si-Cu-C-N gradient layer coating. Surface and Coatings Technology, 2025, V. 505, 132085, https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2025.132085.