Структурно-фазовые состояния и микромеханические свойства наноструктурированных покрытий TiAlCuN

Abstract

Покрытия TiAlCuN были сформированы методом реактивного магнетронного распыления на подложках титана марки ВТ1-0 и монокристаллического кремния. Для контроля и управления процессом нанесения покрытий методом реактивного магнетронного распыления использовался разработанный модульный комплекс управления расходом газов. Исследован элементный состав покрытий методом рентгеноспектрального микроанализа. Изучено структурно-фазовое состояние покрытий методами рентгеновской дифракции и сканирующей электронной микроскопии. Механические свойства, такие как твердость и модуль Юнга, исследованы по методике Оливера и Фарра с использованием нанотвердомера CSM Instruments Nanohardness Tester NHT2 (Швейцария). Рассмотрено влияние параметров осаждения, таких как: содержание Ti и Al, степень реактивности α и концентрация азота на структуру и механические свойства. Установлено, что снижение степени реактивности α с 0,605 до 0,474 приводит к увеличению скорости осаждения покрытия TiAlCuN на 23 %. Обнаружено, что добавление меди в состав приводит к уменьшению среднего размера кристаллитов и колонок роста по сравнению с TiAlN аналогами за счет ее сегрегации по границам раздела фаз, что улучшает механические свойства покрытий. Твердость покрытий TiAlСuN варьируется в диапазоне H = 29,3–35,4 ГПа, модуль Юнга – E = 235,9–267,6 ГПа. Рассчитаны показатели ударной вязкости H / E* и сопротивления пластической деформации H3 / E*2. Сформированные нитридные покрытия пригодны для использования в космической технике.