Please use this identifier to cite or link to this item:
https://elib.bsu.by/handle/123456789/304053| Title: | Эффект влияния углерода на структурно-фазовое состояние и трибомеханические свойства наноструктурированных покрытий TiAlCN |
| Other Titles: | The effect of carbon on the structural-phase state and tribomechanical properties of nanostructured TiAlCN coatings / S. V. Konstantinov, F. F. Komarov, I. V. Chizhov, V. A. Zaikov, V. V. Pilko |
| Authors: | Константинов, С. В. Комаров, Ф. Ф. Чижов, И. В. Зайков, В. А. Пилько, В. В. |
| Keywords: | ЭБ БГУ::ЕСТЕСТВЕННЫЕ И ТОЧНЫЕ НАУКИ::Физика |
| Issue Date: | 2023 |
| Publisher: | Минск : БГУ |
| Citation: | Журнал Белорусского государственного университета. Физика = Journal of the Belarusian State University. Physics. – 2023. – № 3. – С. 44-56 |
| Abstract: | Обозначены перспективы применения в современном машиностроении, атомной энергетике и космической технике стойких к ряду негативных воздействий покрытий на базе нитридов и карбонитридов переходных металлов, формируемых вакуумно-плазменными методами нанесения. Методом реактивного магнетронного распыления сформированы наноструктурированные покрытия TiAlCN с различной концентрацией азота и углерода. Определены структурно-фазовое состояние, элементный состав, морфология и толщины полученных покрытий. С использованием наноиндентирования по методике Оливера – Фарра, а также трибомеханических испытаний измерены твердость (H ), модуль Юнга (E ), показатель ударной вязкости (H/E *) и коэффициент трения покрытий TiAlCN. Сформированные покрытия TiAlCN обладают однофазной структурой неупорядоченного твердого раствора (Ti, Al)(C, N) с гранецентрированной кубической решеткой. Средний размер кристаллитов (Ti, Al)(C, N) составил от (10 ± 5) до (60 ± 5) нм. Установлено, что концентрация углерода в покрытиях TiAlCN существенно влияет на изменение их механических свойств. При малой концентрации углерода, равной 7,3 ат. % (PN2 : PC2H2 = 2 : 1), покрытия TiAlCN обладают достаточно высокими твердостью (более 25 ГПа) и ударной вязкостью. Повышенная концентрация углерода, равная 30,3 ат. % (PN2: PC2H2 = 1 : 2), обеспечивает получение покрытий TiAlCN с большей твердостью (свыше 32 ГПа), но при этом наблюдается снижение ударной вязкости (отношения H/E *). Наименьший коэффициент трения (0,30 – 0,32) продемонстрировали покрытия TiAlCN, сформированные в режимах с соотношениями парциальных давлений реактивных газов (азота и ацетилена) PN2 : PC2H2 = 2 : 1 и PN2 : PC2H2 = 1 : 2. |
| Abstract (in another language): | Prospects for the use in modern mechanical engineering, nuclear power engineering and space technology of coatings resistant to a number of negative influences based on transition metal nitrides and carbonitrides formed by vacuum-plasma deposition methods are outlined. Nanostructured TiAlCN coatings with different concentrations of nitrogen and carbon were formed by reactive magnetron sputtering. The structural-phase state, elemental composition, morphology, as well as thicknesses of the obtained coatings are determined. Hardness (H ), Young’s modulus (E ), impact strength index (H/E *) and friction coefficient of TiAlCN coatings were measured using nanoindentation according to the Oliver – Pharr method, as well as tribomechanical tests. The formed TiAlCN coatings have a single-phase structure of a disordered (Ti, Al)(C, N) solid solution with a face-centered cubic lattice. The average crystallite size of the (Ti, Al)(C, N) was in the range from (10 ± 5) to (60 ± 5) nm. The carbon concentration in TiAlCN coatings significantly affects the change in mechanical properties. At a low carbon concentration of 7.3 at. % (PN2 : PC2H2 = 2 : 1) TiAlCN coatings have sufficiently high hardness (more than 25 GPa) and impact strength. Increased carbon concentration of 30.3 at. % (PN2 : PC2H2 = 1 : 2) makes it possible to obtain TiAlCN coatings with higher hardness (above 32 GPa), at the same time, a decrease in impact strength (H/E * ratio) is observed. The lowest friction coefficient (0.30 – 0.32) was demonstrated by TiAlCN coatings formed in regimes with nitrogen and acetylene reactive gases partial pressures ratios PN2 : PC2H2 = 2 : 1 and PN2 : PC2H2 = 1 : 2. |
| URI: | https://elib.bsu.by/handle/123456789/304053 |
| ISSN: | 2520-2243 |
| Licence: | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Appears in Collections: | 2023, №3 |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.