Исследования процесса роста пленок нитридов сплава TiNbZrTaHfCu методами синхротронного излучения

Abstract

Сформированы на модернизированном экспериментальном стенде ВЭИПС-1 вакуумно-дуговым плазменно-ассистированным методом тонкие (до 2.5 мкм) пленки высокоэнтропийного сплава состава TiNbZrTaHf, близкого к эквиатомному, легированные атомами меди и азота, и исследованы их свойства, элементный и фазовый состав, а также дефектная субструктура. Формирование пленки осуществляли осаждением из многоэлементной газо-металлической плазмы, созданной при одновременном вакуумно­дуговом испарении катодов элементного состава TiNbZrTaHf и Cu в режиме с плазменным ассистированием (Ar+N). Процесс формирования структуры тонких пленок in situ с высоким временным разрешением изучали, используя источник синхротронного излучения - накопитель электронов ВЭПП-3 (ИЯФ СО РАН). Съемка и запись рентгенограмм осуществлялись в непрерывном режиме каждую минуту в течение 120 мин. Применение in situ исследований методами рентгенофазового анализа с использованием синхротронного излучения позволило выявить временные интервалы формирования и перестройки обнаруженных фаз. Показано методами рентгеноструктурного анализа, что пленка является рентгеноаморфным (аморфно­кристаллическим) материалом, основными фазами которого являются (TiNbZrTaHfCu)N и Cu. Методами дифракционной электронной микроскопии установлено, что пленка является нанокристаллическим материалом с размером кристаллитов (2-5) нм и не имеет столбчатой структуры. Установлено, что износостойкость пленки (TiNbZrTaHfCu)N составляет 1.9⋅10-5 мм3/(Н⋅м), что выше износостойкости пленки TiNbZrTaHfCu в 4.3 раза. Коэффициент трения пленки (TiNbZrTaHfCu)N составляет 0.41, что выше коэффициента трения пленки TiNbZrTaHfCu в 1.3 раза