Многоэлементные покрытия (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученные вакуумно-дуговым осаждением
Методом вакуумно-дугового осаждения из цельнолитых катодов сформированы многоэлементные покрытия на основе системы (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N. Покрытия характеризуются нанозеренной структурой со средней величиной кристаллитов 25 – 30 нм и достигают твердости
 Н = 4929HV₀,₂. Склерометрические исследов...
Saved in:
| Published in: | Физическая инженерия поверхности |
|---|---|
| Date: | 2013 |
| Main Authors: | , , , , , , , |
| Format: | Article |
| Language: | Russian |
| Published: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2013
|
| Online Access: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100598 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Journal Title: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Cite this: | Многоэлементные покрытия (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученные вакуумно-дуговым осаждением / И.Н. Торяник, В.М. Береснев, У.С. Немченко, Д.А. Колесников, П.В. Турбин, С.С. Гранкин, Е.В. Береснева, В.В. Ганенко // Физическая инженерия поверхности. — 2013. — Т. 11, № 4. — С. 420–426. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860022865307369472 |
|---|---|
| author | Торяник, И.Н. Береснев, В.М. Немченко, У.С. Колесников, Д.А. Турбин, П.В. Гранкин, С.С. Береснева, Е.В. Ганенко, В.В. |
| author_facet | Торяник, И.Н. Береснев, В.М. Немченко, У.С. Колесников, Д.А. Турбин, П.В. Гранкин, С.С. Береснева, Е.В. Ганенко, В.В. |
| citation_txt | Многоэлементные покрытия (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученные вакуумно-дуговым осаждением / И.Н. Торяник, В.М. Береснев, У.С. Немченко, Д.А. Колесников, П.В. Турбин, С.С. Гранкин, Е.В. Береснева, В.В. Ганенко // Физическая инженерия поверхности. — 2013. — Т. 11, № 4. — С. 420–426. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физическая инженерия поверхности |
| description | Методом вакуумно-дугового осаждения из цельнолитых катодов сформированы многоэлементные покрытия на основе системы (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N. Покрытия характеризуются нанозеренной структурой со средней величиной кристаллитов 25 – 30 нм и достигают твердости
Н = 4929HV₀,₂. Склерометрические исследования покрытий указывают на высокую адгезионную прочность к стальной подложке.
Методом вакуумно-дугового осадження із суцільнолитих катодів сформовані багатоелементні
покриття на основі системи (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N. Покриття характеризуються нанозеренною структурою із середньою величиною кристалітів 25 – 30 нм і досягають твердості Н = 4929HV₀,₂.
Склерометричні дослідження покриттів вказують на високу адгезійну міцність до стальної
підкладинки.
Multi-element coatings based on (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N system were deposited by means of vacuum-arc
deposition method from unit-cast cathodes. The coatings are characterized by nanograin structure
with an average size of crystallites about 25 – 30 nm, and their hardness reaches H = 4929HV₀,₂
Sclerometry tests indicate high adhesion strength of the coatings to the steel substrate
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:48:16Z |
| format | Article |
| fulltext |
420
ВВЕДЕНИЕ
Физико-механические и теплофизические
свойства ионно-плазменных покрытий ока-
зывают сильное влияние на эксплуатацион-
ные характеристики различных изделий, в
частности на режущий инструмент, пары
трения деталей машин и т. п. Изменяя указан-
ные свойства можно в известных пределах
управлять фрикционными процессами, тер-
момеханическими напряжениями, характе-
ристиками формируемой поверхности изде-
лия с нанесенным покрытием. В последнее
время значительное распространение в тех-
нике получили многокомпонентные покры-
тия на основе нитридов тугоплавких метал-
лов [1 − 3].
УДК 621.384.653.539.12.04
МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЕ ПОКРЫТИЯ (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, ПОЛУЧЕННЫЕ
ВАКУУМНО-ДУГОВЫМ ОСАЖДЕНИЕМ
И.Н. Торяник1, В.М. Береснев1, У.С. Немченко1, Д.А. Колесников3,
П.В. Турбин1,2, С.С. Гранкин1, Е.В. Береснева4, В.В. Ганенко1
1Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина
Украина
2Научный физико-технологический центр МОН и НАН Украины (Харьков)
Украина
3Белгородский государственный университет
Российская Федерация
4Испытательный центр “УкрНИИМет” ГП УкрНТЦ “Энергосталь” (Харьков)
Украина
Поступила в редакцию 11.12.2013
Методом вакуумно-дугового осаждения из цельнолитых катодов сформированы многоэле-
ментные покрытия на основе системы (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N. Покрытия характеризуются нано-
зеренной структурой со средней величиной кристаллитов 25 – 30 нм и достигают твердости
Н = 4929HV0,2. Склерометрические исследования покрытий указывают на высокую адгези-
онную прочность к стальной подложке.
Ключевые слова: высокоэнтропийные покрытия, метод вакуумно-дугового осаждения, физи-
ко-механические характеристики
БАГАТОЕЛЕМЕНТНІ ПОКРИТТЯ (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, ОТРИМАНІ
ВАКУУМНО-ДУГОВИМ ОСАДЖЕННЯМ
І.М. Торяник, В.М. Береснєв, У.С. Нємченко, Д.О. Колесніков,
П.В. Турбін, С.С. Гранкін, Є.В. Береснєва, В.В. Ганенко
Методом вакуумно-дугового осадження із суцільнолитих катодів сформовані багатоелементні
покриття на основі системи (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N. Покриття характеризуються нанозеренною струк-
турою із середньою величиною кристалітів 25 – 30 нм і досягають твердості Н = 4929HV0,2.
Склерометричні дослідження покриттів вказують на високу адгезійну міцність до стальної
підкладинки.
Ключові слова: високоентропійні покриття, метод вакуумно-дугового осадження, фізико-ме-
ханічні характеристики
MULTI-ELEMENT COATINGS (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N OBTAINED BY MEANS OF
VACUUM-ARC DEPOSITION
I.N. Torianik, V.M. Beresnev, U.S. Nyemchenko, D.A. Kolesnikov,
P.V. Turbin, S.S. Grankin, Ye.V. Beresneva, V.V. Ganenko
Multi-element coatings based on (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N system were deposited by means of vacuum-arc
deposition method from unit-cast cathodes. The coatings are characterized by nanograin structure
with an average size of crystallites about 25 – 30 nm, and their hardness reaches H = 4929HV0.2.
Sclerometry tests indicate high adhesion strength of the coatings to the steel substrate.
Keywords: high entropy coatings, physical and mechanical properties, vacuum-arc deposition method
Торяник И.Н., Береснев В.М., Немченко У.С., Колесников Д.А, Турбин П.В., Гранкин С.С.,
Береснева Е.В., Ганенко В.В., 2013
421ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 4, vol. 11, No. 4
Применение таких покрытий, в состав ко-
торых входят легирующие элементы, позво-
ляет эффективно управлять структурно-фа-
зовым составом, физико-механическими
свойствами и эксплуатационными харак-
теристиками изделий с нанесенным на их по-
верхность покрытием.
Методом термодинамического подхода со-
здан ряд многокомпонентных или высокоэнт-
ропийных материалов, обладающих требу-
емыми физико-механическими, термически-
ми и химическими свойствами [4 − 7]. В
основу данного метода положен тот факт, что
многокомпонентную систему можно полу-
чить на основе однофазного твердого раство-
ра замещения, который по своей природе яв-
ляется одновременно более высокопрочным
и термодинамически устойчивым по срав-
нению с многофазным. Этого можно дости-
гнуть только подбором такого количества ком-
понентов и соотношения их концентрации в
сплаве, при которых в расчетном составе со-
здается повышенное значение энтропии сме-
шивания (а значит, в соответствии с уравне-
нием Гиббса – пониженная свободная энер-
гия сплава) и сохраняется оно не только в рас-
плавленном состоянии, но и после затвер-
девания.
В последние несколько лет получила раз-
витие концепция создания на основе высо-
коэнтропийных (или, называемых в ряде ра-
бот многоэлементными) систем покрытий [8
− 10]. Однако до сих пор исследованы свойст-
ва только нескольких типов покрытий из нит-
ридов и карбидов на основе высокоэнтро-
пийных систем [11 − 13]. Известно, что среди
высокоэнтропийных систем, демонстрирую-
щих высокие функциональные характерис-
тики, особое место занимают покрытия, соз-
данные на их основе в виде твердых раство-
ров внедрения на основе нитридов титана,
циркония, гафния, и других. В этой связи це-
лью работы является разработка физико-тех-
нологических основ формирования нитрид-
ных покрытий тугоплавких материалов на
основе Zr, Ti, Al, Nb, Y, полученных путем рас-
пыления цельнометаллических катодов ме-
тодом вакуумно-дугового осаждения и иссле-
дования их физико-механических свойств.
ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ
ИССЛЕДОВАНИЙ
Покрытия формировались методом вакуумно-
дугового осаждения на установке “Булат-6”,
в среде молекулярного азота на полирован-
ную поверхность образцов из стали 45, а так-
же на поверхность образцов из кремния. В
качестве распыляемого материала использо-
вался цельнолитой катод Zr + Ti + Al + Nb + Y
(Zr – 29,33 ат.%, Ti –18,75 ат.%, Al – 15,93 ат.%,
Nb – 18,68 ат.%, Y – 17,31 ат.%), полученный
методом вакуумно-дуговой плавки в атмосфе-
ре чистого аргона. Элементы, входящие в сос-
тав материала (сплава) в силу высокого срод-
ства к азоту позволяют создавать нитридные
фазы на основе многоэлементного одноком-
понентного покрытия. Технологические па-
раметры осаждения приведены в табл. 1.
Электронно-микроскопические исследо-
вания покрытий проводились электронно-
сканирующим микроскопом FEI Nova Nano-
SEM 450. Рентгеновским спектральным ана-
лизом определялся химический состав по-
крытий по излучению элементов, составляю-
щих покрытие. Исследование кристалличес-
кой структуры, полученных покрытий прово-
дилось с помощью электронного микроскопа
Jeol JEM-2100.
Твердость полученных образцов с покры-
тием на основе (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N определя-
лась прибором ДМ-8.
Исследование покрытий с целью опреде-
ления адгезионной и когезионной прочности,
стойкости к царапанию и выяснения механиз-
ма разрушения осуществлялось применением
скретч-тестера Revetest (CSM Instruments).
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Известно, что давление реакционного газа
определяет, в первую очередь, формирование
состава получаемых покрытий – элементного
Таблица 1
Физико-технологические параметры
осаждения покрытий на основе
(Zr-Ti-Al-Nb-Y)N
Испаряемый
материал
Покрития Ia, A PN , Па U, В
Zr+Ti+Al+Nb+Y (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N 110
0,012 150
0,4 150
И.Н. ТОРЯНИК, В.М. БЕРЕСНЕВ, У.С. НЕМЧЕНКО, Д.А. КОЛЕСНИКОВ, П.В. ТУРБИН, С.С. ГРАНКИН, Е.В. БЕРЕСНЕВА, В.В. ГАНЕНКО
422
и фазового, поэтому превоначально исследо-
валось влияние давление азота на форми-
рование структурно-фазового состояния по-
крытий. Элементный состав покрытий, по-
лученных методом вакуумно-дугового
осаждения, анализировался энергодиспер-
сионным методом. Результаты исследования
элементного состава покрытий приведены на
рис. 1 и рис. 2.
Исследование морфологии поверхности
покрытий (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, при давление
азота P = 0,4 Па и концентрации элементов
(Zr – 12,24 ат.%; Ti – 18,61 ат.%; Al – 14,27
ат.%; Nb – 6,87 ат.%; Y – 12,59 ат.%; N – 35,42
ат.%) показало, что на поверхности покрытий
присутствует капельная составляющая, тол-
щина 3,5 мкм (рис. 3).
Микроструктура покрытий зависит от сос-
тава и условий формирования. Изображение
микроструктуры и картины микродифракции
покрытий, полученных методом вакуумно-
дугового осаждения приведено на рис. 4.
Такая микроструктура наблюдается по всей
толщине покрытия, а также включает в себя
прилегающей к подложке слой толщиной
∼ 150 ÷ 200 нм. Повышение давление P от
0,012 Па до 0,4 Па приводит к формированию
текстурированных однофазных покрытий.
При этом тип решетки соответствует ГЦК, пе-
риод решетки а = 0,398 нм (см. табл. 2). Раз-
мер нанозерен этой фазы находится в пределах
25 ÷ 30 нм.
Известно, что для ионно-плазменных по-
крытий, полученных методом вакуумно-дуго-
вого осаждения, характерна довольно высо-
кая микротвердость по Виккерсу [14]. Резу-
льтаты измерений твердости полученных по-
Рис. 1. Энергодисперсионный спектр покрытий на ос-
нове (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученных методом вакуумно-
дугового осаждения при давлении азота P = 0,012 Па.
Рис. 2. Энергодисперсионный спектр покрытий на ос-
нове (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученных методом вакуумно-
дугового осаждения при давлении азота P = 0,4 Па.
Рис. 3. Изображение излома поверхности покрытия
(Zr-Ti-Al-Nb-Y)N.
Рис. 4. Изображение микроструктуры покрытия на ос-
нове (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N и картины микродифракции, по-
лученных при P = 0,4 Па.
МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЕ ПОКРЫТИЯ (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, ПОЛУЧЕННЫЕ ВАКУУМНО-ДУГОВЫМ ОСАЖДЕНИЕМ
ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 4, vol. 11, No. 4
423ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 4, vol. 11, No. 4
крытий (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N в зависимости от
парциального давление азота приведены в
табл. 3.
Наиболее высокую твердость получили
нитридные многоэлементные покрытия при
давлении азота P = 0,4 Па. Среднее значение
твердости покрытий составило Н = 4929HV0,2
и соответствует, согласно современной клас-
сификации, сверхтвердому покрытию [15].
Методом скреч-теста выполнен анализ ад-
гезионной прочности полученных покрытий
с подложкой из стали Х18Н10Т. В основу ис-
следований положено царапание поверхнос-
ти покрытия, при непрерывном нагружении
индентора. В процессе исследований мате-
риал подвергался деформированию в упругой
и упругопластической областях до предельно-
го состояния с последующим разрушением
при горизонтальном перемещении инденто-
ра, предварительно внедренного на опреде-
ленную глубину. Изменяя нагрузку на инден-
тор можно регулировать скорость склеромет-
рирования (царапания). В качестве критерия
адгезионной прочности принята критическая
нагрузка LС [16], приводящая к разрушению
покрытия. При этом: LС1 – характеризует мо-
мент появления первой шевронной трещины;
LС2 – момент появления шевронных трещин;
LС3 – разрушение приобретает когезионно-ад-
гезионный характер; LС4 – наблюдается лока-
льное отслаивание участков покрытия; LС5 –
пластичное истирание покрытия до подлож-
ки. Результаты исследований приведены на
рис. 5.
Анализ поверхности покрытий (Zr-Ti-Al-
Nb-Y)N свидетельствует, что появление флу-
ктуации сигнала акустической эмиссии при
нагрузке F = 4,5 Н связано не с разрушением
покрытия, а с наличием дефектов на поверх-
ности покрытия, полученного вакуумно-ду-
говым методом, с появлением первых тре-
щин и сколов (рис. 5а). При этом следует от-
метить, что в дальнейшем с увеличением на-
грузки, происходит появление сколов по-
крытий по краям царапины (рис. 5в, г), при
этом также увеличивается глубина проник-
новения индентора. Появление материала
Таблица 2
Расчет электронограммы покрытия на основе (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N
№ кольца r, см d, C Q = ri
2/r1
2 HKL H 2 + K 2 + L2 a, C <a>, C Дa, C
1 1,1 2,281818 1 111 3 3,952225
3,981406 0,150413
2 1,3 1,930769 1,396694215 4 3,861538200
3 1,8 1,394444 2,67768595 8 3,944084220
4 2,0 1,255 3,305785124 11 4,162364311
5 2,2 1,140909 4 12 3,952225222
6 2,5 1,004 5,165289256 16 4,016400
Тип решетки: ГЦК
Таблица 3
Твердость покрытий (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N
Отпеча-
ток
Группа Твердость, HV0,2P = 0,4 Па
Твердость, HV0,2P = 0,012 Па
1 0,00 4256 3643
2 100,00 4762 3153
3 200,00 5358 3647
4 300,00 4498 3079
5 400,00 4498 3307
6 500,00 7712 3554
10 900,00 3227 3469
Рис. 5. Изменение усредненных значений амплитуды
акустической эмиссии, и коэффициента трения по дли-
не царапин, расположенных на поверхности покрытий
(Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученных вакуумно-дуговым ме-
тодом.
И.Н. ТОРЯНИК, В.М. БЕРЕСНЕВ, У.С. НЕМЧЕНКО, Д.А. КОЛЕСНИКОВ, П.В. ТУРБИН, С.С. ГРАНКИН, Е.В. БЕРЕСНЕВА, В.В. ГАНЕНКО
424
подложки на дне царапины отмечено после
достижения нагрузки LC5 – 63,9 Н (рис. 5д).
Согласно результатам, приведенным в ра-
ботах [17, 18] для покрытий (Ti-Zr-Si)N появ-
ление материала подложки на дне царапины
наступает при нагрузке F = 48,84 Н, а для по-
крытий (Ti-Hf-Si)N – при нагрузке F = 55,2Н,
что свидетельствует о высокой адгезионной
прочности полученных покрытий на основе
(Zr-Ti-Al-Nb-Y)N.
Работа выполнена авторами в рамках ком-
плексных госбюджетных НИР 0113U001079
и 0112U006974, финансируемых Министерст-
вом образования и науки Украины. Часть ра-
боты выполнена на диагностическом обору-
довании Центра коллективного пользования
научным оборудованием Белгородского го-
сударственного национального исследовате-
льского университета “Диагностика струк-
туры и свойства наноматериалов” Мини-
стерства образования и науки Российской Фе-
дерации.
Авторы выражают благодарность сотруд-
нику Национального научного центра “Харь-
ковский физико-технический институт” НАН
Украины старшему научному сотруднику
В.А. Столбовому за помощь в подготовке и
проведении экспериментов и содержатель-
ное обсуждение полученных результатов.
ВЫВОДЫ
1. Методом вакуумно-дугового распыления
цельнолитого катода в среде реакционно-
го газа азота получены покрытия системы
(Zr-Ti-Al-Nb-Y)N.
2. Изучено влияние азота на особенности
структурно-фазового состояния многоэле-
ментных покрытий на основе (Zr-Ti-Al-
Nb-Y)N Увеличение парциального дав-
ление азота P от 0,012 до 0,4 Па приводит
к более эффективному захвату атомов азо-
та в приповерхностной области формиру-
емого покрытия, что стимулирует интен-
сивное протекание химической реакции
образования нитрида.
3. Исследовано влияние физико-технологи-
ческих параметров осаждения на твер-
дость покрытий. Твердость покрытий, в
зависимости от формируемого состава,
изменяется от 3407 до 4929 HV0,2.
4. Получены характеристики адгезионной
прочности покрытий на основе Zr, Ti, Al,
Nb, Y, N и проведено сравнение с покры-
тиями на основе (Ti-Zr-Si)N и (Ti-Hf-Si)N.
Результаты свидетельствуют, что для по-
крытий (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, нанесенных на
подложки из стали Х18Н10Т, адгезионная
прочность на 15% выше, чем для покры-
тий (Ti-Zr-Si)N и (Ti-Hf-Si)N.
ЛИТЕРАТУРА
1. Береснев В.М., Соболь О.В., Колесников Д.,
Кирик Г.В., Mаhmood A.M., Турбин П.В., Гру-
дницкий В.В., Торяник И.Н., Немченко У.С.
Физико-химические и механические свойства
наноструктурных нитридных покрытий//Ме-
таллофизика и новейшие технологии. 2012. −
Т. 34, № 2. − С. 139-160.
2. Кавалейро А., де Хоссона Д. Наноструктур-
ные покрытия/Под ред. − М.: Техносфера,
2011. − 792 с.
3. Коротаев А.Д., Борисов Д.П., Мошков Ю.В.,
Овчинников С., Пинжин А.П., Тюменцев А.Н.
Упругонапряженное состояние многоэлемен-
тных сверхтвердых покрытий//Физическая
мезомеханика.− 2009.− Т. 12, № 4. − С. 79-91.
4. Yeh J.W., Chen Y.L., Lin S.J., and Chen S.K.
High-Entropy Alloys. – A New Era of Exploitati-
on// Materials Science Forum. – 2007. – 560. –
P. 1-9.
5. Zhang Y., Zhou Y.J. Solid Solution Formation
Criteria for High Entropy Alloys//Materials Scien-
ce Forum.– 2007.– Vol. 561-565. – P. 1337-1339.
6. Ивченко М.В., Пушин В.Г., Wanderka N. Высо-
коэнтропийные эквиатомные сплавы AlCrFe-
CoNiCu: гипотезы и экспериментальные фак-
ты//ЖТФ. – 2014. – Т. 84, Вып. 2. – С. 57-69.
7. Фирстов С.А., Горбань В.Ф., Крапивка Н.А.,
Печковский Э.П. Упрочнение и механические
свойства литых высокоэнтропийных сплавов
//Нанокомпозиты и наноструктуры. – 2011. −
№ 2. – С. 5-20.
8. Азаренков Н.А., Соболь О.В., Береснев В.М.,
Погребняк А.Д., Колесников Д.А., Тур-
бин П.В., Торяник И.Н. Вакуумно-плазмен-
ные покрытия на основе многоэлементных ни-
тридов//Металлофизика и новейшие техноло-
гии. – 2013. – Т. 35, № 8. – С. 1061-1084.
9. Cheng K.-H., Lai Ch.-H., Lin Su-J., Yeh J.-W.
Structural and mechanical properties of multi-
element (AlCrMoTaTiZr)Nx coatings by reactive
magnetron sputtering//Thin Solid Films. – 2011.
– Vol. 519. – P. 3185-3190.
МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЕ ПОКРЫТИЯ (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, ПОЛУЧЕННЫЕ ВАКУУМНО-ДУГОВЫМ ОСАЖДЕНИЕМ
ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 4, vol. 11, No. 4
425ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 4, vol. 11, No. 4
10. Zhang Y., Zhou Y., Lin J., Chen G.L., Liaw P.K.
Solid-Solution Phase Formation Rules for Multi-
component Alloys//Advanced Engineering Mate-
rials. – 2008. – Vol. 10, No. 6. – P. 534-538.
11. Braic V., Vladescu A., Balaceanu M., Lucules-
cu C., Braic M. Nanostructured multi-element
(TiZrNbHfTa)N and (TiZrNbHfTa)C hard
coatings//Surf. Coat. Technol. – 2011. – Vol. 211,
№ 25. – P. 117-121.
12. Chang Sh.Y., Lin Sh.Y., Huang Y.Ch., Wu Ch.L.
Mechanical properties, deformation behaviors
and interface adhesion of (AlCrTaTiZr)Nx multi-
component coatings//Surface & Coatings Tech-
nology. – 2010. – Vol. 204. – P. 3307-3314.
13. Tsai D.C., Huang Y.L., Lin S.R., Liang S.C.,
Shieu F.S. Effect of nitrogen flow ratios on the
structure and mechanical properties of (TiVCr-
ZrY)N coatings prepared by reactive magnetron
sputtering//Appl. Surf. Sci. – 2010. – Vol. 257. –
P. 1361-1367.
14. Мацевитый В.М. Покрытия для режущих ин-
струментов. – Харьков: Вища школа, 1987. –
127 с.
15. Фирсов С.А., Рогуль Т.Г. Теоретическая (пре-
дельная) твердость//Доп. НАН України. –
2007. – № 4. – С. 110-114.
16. Valli J. A review of adhesion test methods for
thin hard coatings//Jour. of Vacuum Science and
Technology. – 1986. – Vol. A4. – P. 3007-3014.
17. Грудницкий В.В., Смолякова М.Ю., Немчен-
ко У.С., Береснев В.М., Погребняк А.Д., Со-
боль О.В., Колесников Д.А., Турбин П.В., Ка-
верин М.В. Физико-механические и трибо-
технические свойства нанокомпозитных по-
крытий Zr-Ti-Si-N, Ti-Hf-Si-N//ВАНТ, сер.: Ва-
куум, чистые материалы и сверхпроводники.
– 2011. – № 6. – С. 179-183.
18. Береснев В.М., Погребняк А.Д., Соболь О.В.,
Грудницкий В.В., Турбин П.В., Колесни-
ков Д.А., Толмачева Г.Н. Структура и свойст-
ва твердых покрытий (Ti-Zr-Si)N и (Ti-Hf-
Si)N, полученных из потоков металлической
плазмы//Физическая инженерия поверхности.
– 2010. – Т. 8, № 2. – С. 124-129.
LITERATURA
1. Beresnev V.M., Sobol’ O.V., Kolesnikov D.A.,
Kirik G.V., Mahmood A.M., Turbin P.V., Grudni-
ckij V.V., Toryanik I.N., Nemchenko U.S. Fiziko-
himicheskie i mehanicheskie svojstva nanostruk-
turnyh nitridnyh pokrytij//Metallofizika i novejshie
tehnologii. − 2012. − T. 34, № 2. − S. 139-160.
2. Kavalejro A., de Hossona D. Nanostrukturnye
pokrytiya/Pod red.− M.: Tehnosfera, 2011.−792s.
3. Korotaev A.D., Borisov D.P., Moshkov Yu.V.,
Ovchinnikov S.V., Pinzhin A.P., Tyumencev A.N.
Uprugonapryazhennoe sostoyanie mnogo‘ele-
mentnyh sverhtverdyh pokrytij//Fizicheskaya
mezomehanika.− 2009. − T. 12, № 4. − S. 79-91.
4. Yeh J.W., Chen Y.L., Lin S.J., and Chen S.K.
High-Entropy Alloys. − A New Era of Exploita-
tion// Materials Science Forum. − 2007. − 560. −
P. 1-9.
5. Zhang Y. and Zhou Y.J. Solid Solution Formation
Criteria for High Entropy Alloys//Materials Scien-
ce Forum.− 2007. − Vol. 561-565. − P. 1337-1339.
6. Ivchenko M.V., Pushin V.G., Wanderka N. Vyso-
ko‘entropijnye ‘ekviatomnye splavy AlCrFeCo-
NiCu: gipotezy i ‘eksperimental’nye fakty//ZhTF.
− 2014. − T. 84, Vyp. 2. − S. 57-69.
7. Firstov S.A., Gorban’ V.F., Krapivka N.A., Pech-
kovskij ‘E.P. Uprochnenie i mehanicheskie svoj-
stva lityh vysoko‘entropijnyh splavov//Nanoko-
mpozity i nanostruktury.− 2011.− № 2. − S. 5-20.
8. Azarenkov N.A., Sobol’ O.V., Beresnev V.M.,
Pogrebnyak A.D., Kolesnikov D.A., Turbin P.V.,
Toryanik I.N. Vakuumno-plazmennye pokrytiya
na osnove mnogo‘elementnyh nitridov//Metallo-
fizika i novejshie tehnologii. − 2013. − T. 35,
№ 8. − S. 1061-1084.
9. Cheng K.-H., Lai Ch.-H., Lin Su.-J., Yeh J.-W.
Structural and mechanical properties of multi-
element (AlCrMoTaTiZr)Nx coatings by reactive
magnetron sputtering//Thin Solid Films. − 2011.
− Vol. 519. − P. 3185-3190.
10. Zhang Y., Zhou Y., Lin J., Chen G., Liaw P. Solid-
Solution Phase Formation Rules for Multi-compo-
nent Alloys//Advanced Engineering Materials. −
2008. − Vol. 10, No. 6. − P. 534-538.
11. Braic V., Vladescu A., Balaceanu M., Lucules-
cu C.R., Braic M. Nanostructured multi-element
(TiZrNbHfTa)N and (TiZrNbHfTa)C hard coa-
tings//Surf. Coat. Technol. − 2011. − Vol. 211,
№ 25. − P. 117-121.
12. Chang Sh.Y., Lin Sh.Y., Huang Y.Ch., Wu Ch.L.
Mechanical properties, deformation behaviors
and interface adhesion of (AlCrTaTiZr)Nx multi-
component coatings//Surface & Coatings Tech-
nology. − 2010. − Vol. 204. − P. 3307-3314.
13. Tsai D., Huang Y., Lin S., Liang S., Shieu F. Ef-
fect of nitrogen flow ratios on the structure and
mechanical properties of (TiVCrZrY)N coatings
prepared by reactive magnetron sputtering//Appl.
Surf. Sci. − 2010. − Vol. 257. − P. 1361-1367.
И.Н. ТОРЯНИК, В.М. БЕРЕСНЕВ, У.С. НЕМЧЕНКО, Д.А. КОЛЕСНИКОВ, П.В. ТУРБИН, С.С. ГРАНКИН, Е.В. БЕРЕСНЕВА, В.В. ГАНЕНКО
426
14. Macevityj V.M. Pokrytiya dlya rezhuschih instru-
mentov.– Har’kov: Vischa shkola, 1987.− 127 s.
15. Firsov S.A., Rogul’ T.G. Teoreticheskaya (pre-
del’naya) tverdost’//Dop. NAN Ukraїni. − 2007.
− № 4. − S. 110-114.
16. Valli J. A review of adhesion test methods for
thin hard coatings//Jour. of Vacuum Science and
Technology. − 1986. − Vol. A4. − P. 3007-3014.
17. Grudnickij V.V., Smolyakova M.Yu., Nemchen-
ko U.S., Beresnev V.M., Pogrebnyak A.D., So-
bol’ O.V., Kolesnikov D.A., Turbin P.V., Kave-
rin M.V. Fiziko-mehanicheskie i tribotehnicheskie
svojstva nanokompozitnyh pokrytij Zr-Ti-Si-N, Ti-
Hf-Si-N//VANT, ser.: Vakuum, chistye materialy
i sverhprovodniki. − 2011. − № 6. − S. 179-183.
18. Beresnev V.M., Pogrebnyak A.D., Sobol’ O.V.,
Grudnickij V.V., Turbin P.V., Kolesnikov D.A.,
Tolmacheva G.N. Struktura i svojstva tverdyh
pokrytij (Ti-Zr-Si)N i (Ti-Hf-Si)N, poluchennyh
iz potokov metallicheskoj plazmy//Fizicheskaya
inzheneriya poverhnosti. − 2010. − T. 8, № 2. −
S. 124-129.
МНОГОЭЛЕМЕНТНЫЕ ПОКРЫТИЯ (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, ПОЛУЧЕННЫЕ ВАКУУМНО-ДУГОВЫМ ОСАЖДЕНИЕМ
ФІП ФИП PSE, 2013, т. 11, № 4, vol. 11, No. 4
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-100598 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1999-8074 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:48:16Z |
| publishDate | 2013 |
| publisher | Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Торяник, И.Н. Береснев, В.М. Немченко, У.С. Колесников, Д.А. Турбин, П.В. Гранкин, С.С. Береснева, Е.В. Ганенко, В.В. 2016-05-24T13:04:42Z 2016-05-24T13:04:42Z 2013 Многоэлементные покрытия (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученные вакуумно-дуговым осаждением / И.Н. Торяник, В.М. Береснев, У.С. Немченко, Д.А. Колесников, П.В. Турбин, С.С. Гранкин, Е.В. Береснева, В.В. Ганенко // Физическая инженерия поверхности. — 2013. — Т. 11, № 4. — С. 420–426. — Бібліогр.: 18 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100598 621.384.653.539.12.04 Методом вакуумно-дугового осаждения из цельнолитых катодов сформированы многоэлементные покрытия на основе системы (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N. Покрытия характеризуются нанозеренной структурой со средней величиной кристаллитов 25 – 30 нм и достигают твердости
 Н = 4929HV₀,₂. Склерометрические исследования покрытий указывают на высокую адгезионную прочность к стальной подложке. Методом вакуумно-дугового осадження із суцільнолитих катодів сформовані багатоелементні
 покриття на основі системи (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N. Покриття характеризуються нанозеренною структурою із середньою величиною кристалітів 25 – 30 нм і досягають твердості Н = 4929HV₀,₂.
 Склерометричні дослідження покриттів вказують на високу адгезійну міцність до стальної
 підкладинки. Multi-element coatings based on (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N system were deposited by means of vacuum-arc
 deposition method from unit-cast cathodes. The coatings are characterized by nanograin structure
 with an average size of crystallites about 25 – 30 nm, and their hardness reaches H = 4929HV₀,₂
 Sclerometry tests indicate high adhesion strength of the coatings to the steel substrate Работа выполнена авторами в рамках комплексных госбюджетных НИР 0113U001079 и 0112U006974, финансируемых Министерством образования и науки Украины. Часть работы выполнена на диагностическом оборудовании Центра коллективного пользования научным оборудованием Белгородского государственного национального исследовательского университета “Диагностика структуры и свойства наноматериалов” Министерства образования и науки Российской Федерации.
 Авторы выражают благодарность сотруднику Национального научного центра “Харьковский физико-технический институт” НАН Украины старшему научному сотруднику В.А. Столбовому за помощь в подготовке и проведении экспериментов и содержательное обсуждение полученных результатов. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Физическая инженерия поверхности Многоэлементные покрытия (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученные вакуумно-дуговым осаждением Багатоелементні покриття (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, отримані вакуумно-дуговим осадженням Multi-element coatings (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N obtained by means of vacuum-arc deposition Article published earlier |
| spellingShingle | Многоэлементные покрытия (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученные вакуумно-дуговым осаждением Торяник, И.Н. Береснев, В.М. Немченко, У.С. Колесников, Д.А. Турбин, П.В. Гранкин, С.С. Береснева, Е.В. Ганенко, В.В. |
| title | Многоэлементные покрытия (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученные вакуумно-дуговым осаждением |
| title_alt | Багатоелементні покриття (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, отримані вакуумно-дуговим осадженням Multi-element coatings (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N obtained by means of vacuum-arc deposition |
| title_full | Многоэлементные покрытия (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученные вакуумно-дуговым осаждением |
| title_fullStr | Многоэлементные покрытия (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученные вакуумно-дуговым осаждением |
| title_full_unstemmed | Многоэлементные покрытия (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученные вакуумно-дуговым осаждением |
| title_short | Многоэлементные покрытия (Zr-Ti-Al-Nb-Y)N, полученные вакуумно-дуговым осаждением |
| title_sort | многоэлементные покрытия (zr-ti-al-nb-y)n, полученные вакуумно-дуговым осаждением |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/100598 |
| work_keys_str_mv | AT torânikin mnogoélementnyepokrytiâzrtialnbynpolučennyevakuumnodugovymosaždeniem AT beresnevvm mnogoélementnyepokrytiâzrtialnbynpolučennyevakuumnodugovymosaždeniem AT nemčenkous mnogoélementnyepokrytiâzrtialnbynpolučennyevakuumnodugovymosaždeniem AT kolesnikovda mnogoélementnyepokrytiâzrtialnbynpolučennyevakuumnodugovymosaždeniem AT turbinpv mnogoélementnyepokrytiâzrtialnbynpolučennyevakuumnodugovymosaždeniem AT grankinss mnogoélementnyepokrytiâzrtialnbynpolučennyevakuumnodugovymosaždeniem AT beresnevaev mnogoélementnyepokrytiâzrtialnbynpolučennyevakuumnodugovymosaždeniem AT ganenkovv mnogoélementnyepokrytiâzrtialnbynpolučennyevakuumnodugovymosaždeniem AT torânikin bagatoelementnípokrittâzrtialnbynotrimanívakuumnodugovimosadžennâm AT beresnevvm bagatoelementnípokrittâzrtialnbynotrimanívakuumnodugovimosadžennâm AT nemčenkous bagatoelementnípokrittâzrtialnbynotrimanívakuumnodugovimosadžennâm AT kolesnikovda bagatoelementnípokrittâzrtialnbynotrimanívakuumnodugovimosadžennâm AT turbinpv bagatoelementnípokrittâzrtialnbynotrimanívakuumnodugovimosadžennâm AT grankinss bagatoelementnípokrittâzrtialnbynotrimanívakuumnodugovimosadžennâm AT beresnevaev bagatoelementnípokrittâzrtialnbynotrimanívakuumnodugovimosadžennâm AT ganenkovv bagatoelementnípokrittâzrtialnbynotrimanívakuumnodugovimosadžennâm AT torânikin multielementcoatingszrtialnbynobtainedbymeansofvacuumarcdeposition AT beresnevvm multielementcoatingszrtialnbynobtainedbymeansofvacuumarcdeposition AT nemčenkous multielementcoatingszrtialnbynobtainedbymeansofvacuumarcdeposition AT kolesnikovda multielementcoatingszrtialnbynobtainedbymeansofvacuumarcdeposition AT turbinpv multielementcoatingszrtialnbynobtainedbymeansofvacuumarcdeposition AT grankinss multielementcoatingszrtialnbynobtainedbymeansofvacuumarcdeposition AT beresnevaev multielementcoatingszrtialnbynobtainedbymeansofvacuumarcdeposition AT ganenkovv multielementcoatingszrtialnbynobtainedbymeansofvacuumarcdeposition |