Структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий

Создан новый тип нанокомпозитных защитных покрытий на основе TiAlN/NiCr(Fe, В, Si) и TiCrN/NiCr(Fe, В, Si), полученных комбинированным способом осаждения. В этих покрытиях толщиной (80 – 110) мкм была исследована структура и физико-механические свойства. Обнаружено, что наноструктурированные защит...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Дата:	2007
Автори:	Погребняк, А.Д., Даниленок, М.М., Комаров, Ф.Ф., Ердыбаева, Н.К., Береснев, В.М., Дробышевская, А.А., Кирик, Г.В., Братушка, С.Н., Жуковский, П.В., Дуб, С.Н., Углов, В.В., Шипиленко, А.П.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України 2007
Назва видання:	Физическая инженерия поверхности
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98830
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий / А.Д. Погребняк, М.М. Даниленок, Ф.Ф. Комаров, Н.К. Ердыбаева, В.М. Береснев, А.А. Дробышевская, Г.В. Кирик, С.Н. Братушка, П.В. Жуковский, С.Н. Дуб, В.В. Углов, А.П. Шипиленко // Физическая инженерия поверхности. — 2007. — Т. 5, № 3-4. — С. 186–196. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98830
record_format	dspace
spelling	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-988302025-02-23T17:18:35Z Структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий Структура та фізико-хімічні властивості комбінованих нанокомпозитних захисних покриттів Structure and physical-chemical properties of combined nanocomposite protective coating Погребняк, А.Д. Даниленок, М.М. Комаров, Ф.Ф. Ердыбаева, Н.К. Береснев, В.М. Дробышевская, А.А. Кирик, Г.В. Братушка, С.Н. Жуковский, П.В. Дуб, С.Н. Углов, В.В. Шипиленко, А.П. Создан новый тип нанокомпозитных защитных покрытий на основе TiAlN/NiCr(Fe, В, Si) и TiCrN/NiCr(Fe, В, Si), полученных комбинированным способом осаждения. В этих покрытиях толщиной (80 – 110) мкм была исследована структура и физико-механические свойства. Обнаружено, что наноструктурированные защитные покрытия обладают высокой твердостью и адгезией, хорошей стойкостью к износу и имеют высокую коррозионную стойкость. Для изучения свойств и структуры покрытий использовали следующие методы анализа: Резерфордовского обратного рассеяния ионов (RBS), растровую электронную микроскопию с микроанализом (SEM with EDS), дифракцию рентгеновских лучей (XRD), включая скользящий пучок; исследование нано- и микротвердости, износа при трении цилиндра по плоскости; измерения силы адгезии и стойкости к коррозии в кислой среде. Створено новий тип нанокомпозитних захисних покриттів на основі TiAl/NiCr(Fe, В, Si) і TiCr/ NiCr(Fe, В, Si), отриманих комбінованим способом осадження. В цих покриттях товщиною (80 – 110) мкм була досліджена структура та фізикомеханічні властивості. Виявлено, що наноструктуровані захисні покриття мають високу твердість і адгезією, гарну стійкість до зносу і мають високу корозійну стійкість. Для вивчення властивостей та структури покриттів використовували наступні методи аналізу: Резерфордівського зворотного розсіювання іонів (RBS), растрову електронну мікроскопію з мікроаналізом (SEM with EDS), дифракцію рентгенівських променів (XRD), включаючи ковзний пучок; дослідження нано- і мікротвердості, зносу при терті циліндра по площині; виміру сили адгезії і стійкості до корозії в кислому середовищі. The new type nanocomposite protective coatings on basis on TiAlN/NiCr (Fe, In, Si) and TiCrN/NiCr (Fe, In, Si), received by the combined deposition method is created. The structure and physicomechanical properties had been investigated in these coverings that had thickness (80-110) microns. It was found, that nanostructured protective coatings have high hardness and adhesion, good wearing qualities and high corrosion resistance. For investigating properties and structures of coverings used the following methods of the analysis: the method of Rutherford backscattering of ions; scanning electron microscopy with microanalysis (SEM with EDS); X-rays diffraction (XRD) with including of slip beam; measurements of adhesive force and corrosion resistance in acid environment. Работа финансировалась частично по проекту МНТЦ К-1198 и по программе “Наносистемы, наноматериалы, нанотехнологии” и “Новые физические принципы получения нанопленок, нанопокрытий, наноматериалов с помощью ионных, плазменных и электронных методов”. Авторы признательны Ю.Н. Тюрину, О.В. Колисниченко за помощь в приготовлении образцов, Ю.Ж. Тулеушеву и С.Б. Кислицыну за помощь в проведении коррозионных испытаний. 2007 Article Структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий / А.Д. Погребняк, М.М. Даниленок, Ф.Ф. Комаров, Н.К. Ердыбаева, В.М. Береснев, А.А. Дробышевская, Г.В. Кирик, С.Н. Братушка, П.В. Жуковский, С.Н. Дуб, В.В. Углов, А.П. Шипиленко // Физическая инженерия поверхности. — 2007. — Т. 5, № 3-4. — С. 186–196. — Бібліогр.: 19 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98830 621.793:539.61:669.018:620.1 ru Физическая инженерия поверхности application/pdf Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
language	Russian
description	Создан новый тип нанокомпозитных защитных покрытий на основе TiAlN/NiCr(Fe, В, Si) и TiCrN/NiCr(Fe, В, Si), полученных комбинированным способом осаждения. В этих покрытиях толщиной (80 – 110) мкм была исследована структура и физико-механические свойства. Обнаружено, что наноструктурированные защитные покрытия обладают высокой твердостью и адгезией, хорошей стойкостью к износу и имеют высокую коррозионную стойкость. Для изучения свойств и структуры покрытий использовали следующие методы анализа: Резерфордовского обратного рассеяния ионов (RBS), растровую электронную микроскопию с микроанализом (SEM with EDS), дифракцию рентгеновских лучей (XRD), включая скользящий пучок; исследование нано- и микротвердости, износа при трении цилиндра по плоскости; измерения силы адгезии и стойкости к коррозии в кислой среде.
format	Article
author	Погребняк, А.Д. Даниленок, М.М. Комаров, Ф.Ф. Ердыбаева, Н.К. Береснев, В.М. Дробышевская, А.А. Кирик, Г.В. Братушка, С.Н. Жуковский, П.В. Дуб, С.Н. Углов, В.В. Шипиленко, А.П.
spellingShingle	Погребняк, А.Д. Даниленок, М.М. Комаров, Ф.Ф. Ердыбаева, Н.К. Береснев, В.М. Дробышевская, А.А. Кирик, Г.В. Братушка, С.Н. Жуковский, П.В. Дуб, С.Н. Углов, В.В. Шипиленко, А.П. Структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий Физическая инженерия поверхности
author_facet	Погребняк, А.Д. Даниленок, М.М. Комаров, Ф.Ф. Ердыбаева, Н.К. Береснев, В.М. Дробышевская, А.А. Кирик, Г.В. Братушка, С.Н. Жуковский, П.В. Дуб, С.Н. Углов, В.В. Шипиленко, А.П.
author_sort	Погребняк, А.Д.
title	Структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий
title_short	Структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий
title_full	Структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий
title_fullStr	Структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий
title_full_unstemmed	Структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий
title_sort	структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий
publisher	Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
publishDate	2007
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98830
citation_txt	Структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий / А.Д. Погребняк, М.М. Даниленок, Ф.Ф. Комаров, Н.К. Ердыбаева, В.М. Береснев, А.А. Дробышевская, Г.В. Кирик, С.Н. Братушка, П.В. Жуковский, С.Н. Дуб, В.В. Углов, А.П. Шипиленко // Физическая инженерия поверхности. — 2007. — Т. 5, № 3-4. — С. 186–196. — Бібліогр.: 19 назв. — рос.
series	Физическая инженерия поверхности
work_keys_str_mv	AT pogrebnâkad strukturaifizikohimičeskiesvojstvakombinirovannyhnanokompozitnyhzaŝitnyhpokrytij AT danilenokmm strukturaifizikohimičeskiesvojstvakombinirovannyhnanokompozitnyhzaŝitnyhpokrytij AT komarovff strukturaifizikohimičeskiesvojstvakombinirovannyhnanokompozitnyhzaŝitnyhpokrytij AT erdybaevank strukturaifizikohimičeskiesvojstvakombinirovannyhnanokompozitnyhzaŝitnyhpokrytij AT beresnevvm strukturaifizikohimičeskiesvojstvakombinirovannyhnanokompozitnyhzaŝitnyhpokrytij AT drobyševskaâaa strukturaifizikohimičeskiesvojstvakombinirovannyhnanokompozitnyhzaŝitnyhpokrytij AT kirikgv strukturaifizikohimičeskiesvojstvakombinirovannyhnanokompozitnyhzaŝitnyhpokrytij AT bratuškasn strukturaifizikohimičeskiesvojstvakombinirovannyhnanokompozitnyhzaŝitnyhpokrytij AT žukovskijpv strukturaifizikohimičeskiesvojstvakombinirovannyhnanokompozitnyhzaŝitnyhpokrytij AT dubsn strukturaifizikohimičeskiesvojstvakombinirovannyhnanokompozitnyhzaŝitnyhpokrytij AT uglovvv strukturaifizikohimičeskiesvojstvakombinirovannyhnanokompozitnyhzaŝitnyhpokrytij AT šipilenkoap strukturaifizikohimičeskiesvojstvakombinirovannyhnanokompozitnyhzaŝitnyhpokrytij AT pogrebnâkad strukturatafízikohímíčnívlastivostíkombínovanihnanokompozitnihzahisnihpokrittív AT danilenokmm strukturatafízikohímíčnívlastivostíkombínovanihnanokompozitnihzahisnihpokrittív AT komarovff strukturatafízikohímíčnívlastivostíkombínovanihnanokompozitnihzahisnihpokrittív AT erdybaevank strukturatafízikohímíčnívlastivostíkombínovanihnanokompozitnihzahisnihpokrittív AT beresnevvm strukturatafízikohímíčnívlastivostíkombínovanihnanokompozitnihzahisnihpokrittív AT drobyševskaâaa strukturatafízikohímíčnívlastivostíkombínovanihnanokompozitnihzahisnihpokrittív AT kirikgv strukturatafízikohímíčnívlastivostíkombínovanihnanokompozitnihzahisnihpokrittív AT bratuškasn strukturatafízikohímíčnívlastivostíkombínovanihnanokompozitnihzahisnihpokrittív AT žukovskijpv strukturatafízikohímíčnívlastivostíkombínovanihnanokompozitnihzahisnihpokrittív AT dubsn strukturatafízikohímíčnívlastivostíkombínovanihnanokompozitnihzahisnihpokrittív AT uglovvv strukturatafízikohímíčnívlastivostíkombínovanihnanokompozitnihzahisnihpokrittív AT šipilenkoap strukturatafízikohímíčnívlastivostíkombínovanihnanokompozitnihzahisnihpokrittív AT pogrebnâkad structureandphysicalchemicalpropertiesofcombinednanocompositeprotectivecoating AT danilenokmm structureandphysicalchemicalpropertiesofcombinednanocompositeprotectivecoating AT komarovff structureandphysicalchemicalpropertiesofcombinednanocompositeprotectivecoating AT erdybaevank structureandphysicalchemicalpropertiesofcombinednanocompositeprotectivecoating AT beresnevvm structureandphysicalchemicalpropertiesofcombinednanocompositeprotectivecoating AT drobyševskaâaa structureandphysicalchemicalpropertiesofcombinednanocompositeprotectivecoating AT kirikgv structureandphysicalchemicalpropertiesofcombinednanocompositeprotectivecoating AT bratuškasn structureandphysicalchemicalpropertiesofcombinednanocompositeprotectivecoating AT žukovskijpv structureandphysicalchemicalpropertiesofcombinednanocompositeprotectivecoating AT dubsn structureandphysicalchemicalpropertiesofcombinednanocompositeprotectivecoating AT uglovvv structureandphysicalchemicalpropertiesofcombinednanocompositeprotectivecoating AT šipilenkoap structureandphysicalchemicalpropertiesofcombinednanocompositeprotectivecoating
first_indexed	2025-11-24T04:02:27Z
last_indexed	2025-11-24T04:02:27Z
_version_	1849642920103116800
fulltext	ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4186 ВВЕДЕНИЕ Хорошо известно, что область исследования наноструктурных объектов является наибо- лее быстроразвивающейся в современном ма- териаловедении, поскольку сверхтонкая дис- персная структура становится причиной су- щественного улучшения, а в отдельных слу- чаях – коренного изменения свойств материа- ла [1, 2]. Исследование сверхмелкозернистых материалов показали, что уменьшение раз- меров кристаллов ниже некоторой пороговой величины может приводить к значительному изменению свойств. Размерные эффекты про- являются в том случае, когда средний размер кристаллических зерен не превышает 100 нм, а наиболее отчетливо наблюдается, когда их размер приближается к 10 нм, а межкристал- литная (межзеренная прослойка) составляет единицы нанометров, состоящая как правило из аморфной фазы (нитридов, оксидов, кар- бидов и др.). С физической точки зрения пе- реход к наносостоянию связан с появлением размерных эффектов, под которыми следует понимать комплекс явлений, связанных с из- менением свойств вещества вследствие сов- падения размера блока микроструктуры и не- которой критической длины, характеризую- щей явление (длины свободного пробега электронов и фононов, толщины стенки до- менов, критический радиус дислокационной петли и др. [1 – 5] Уникальность нанокомпозитных материа- лов заключается в высокой объемной доли границ раздела фаз и их прочности, в отсутст- вии дислокаций внутри кристаллитов и воз- УДК 621.793:539.61:669.018:620.1 СТРУКТУРА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ А.Д. Погребняк,, М.М. Даниленок, Ф.Ф. Комаров, Н.К. Ердыбаева*, В.М. Береснев****, А.А. Дробышевская*****, Г.В. Кирик,*****, С.Н. Братушка,, П.В. Жуковский**, С.Н. Дуб***, В.В. Углов, А.П. Шипиленко,** Институт металлофизики Г.В. Курдюмова, НАН Украины (Сумы), Украина Сумской институт модификации поверхности, Украина Беларусский государственный университет (Минск), Беларусь Восточно-Казахстанский государственный технический университет (Усть-Каменогорск), Казахстан *Концерн «УкрРосметалл» (Сумы), Украина **Технологический университет (Люблин), Польша ***Институт сверхтвердых материалов НАН Украины (Киев), Украина ******Научный физико-технологический центр МОН и НАН Украины (Харьков),Украина Поступила в редакцию 18.10.2007 Создан новый тип нанокомпозитных защитных покрытий на основе TiAlN/NiCr(Fe, В, Si) и TiCrN/NiCr(Fe, В, Si), полученных комбинированным способом осаждения. В этих покрытиях толщиной (80 – 110) мкм была исследована структура и физико-механические свойства. Об- наружено, что наноструктурированные защитные покрытия обладают высокой твердостью и адгезией, хорошей стойкостью к износу и имеют высокую коррозионную стойкость. Для изу- чения свойств и структуры покрытий использовали следующие методы анализа: Резер- фордовского обратного рассеяния ионов (RBS), растровую электронную микроскопию с микро- анализом (SEM with EDS), дифракцию рентгеновских лучей (XRD), включая скользящий пучок; исследование нано- и микротвердости, износа при трении цилиндра по плоскости; измерения силы адгезии и стойкости к коррозии в кислой среде. ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4 187 можности изменения соотношения объемных долей кристаллической и аморфной фаз и взаимной растворимости металлических и неметаллических компонентов. Так, напри- мер, наличие большой площади раздела фаз (объемная доля которых может достигать 50% в наноструктурированных пленках) позволяет существенно изменять их свойства [4 – 9] путем модификации структуры и элек- тронных строений, а также путем легирова- ния различными элементами. Прочность границ раздела способствует увеличению стойкости нанокомпозитных по- крытий к деформации, а отсутствие дислока- ций внутри кристаллитов увеличивает упру- гость таких покрытий. Все эти факторы (свойства) позволяют получать на основе та- ких покрытий наноматериалы с высокими физико-химическими и физико-механичес- кими свойствами, а именно с высокой твердо- стью (более 40 ГПа), упругого восстановле- ния (Wc > 70%), прочности, термической ста- бильности, жаро- и коррозионной стойкости [3]. Условно эти покрытия можно разделить на условно твердые (< 40 ГПа) и супертвердые (> 40 ГПа), полученные с помощью CVD, PVD, магнетронного распыления и ионно- асистирующих методов осаждения [7 – 13]. Однако по своему составу, структуре и спо- собу нанесения эти тонкие покрытия не яв- ляются комбинированными и, естественно, не могут решать сразу проблему улучшения нескольких свойств и характеристик материа- лов. В некоторых работах было показано, что комбинированные и гибридные покрытия на основе Al2O3/Cr/TiN и Al2O3/TiN до и после обработки электронным пучком изменяют (улучшают) несколько служебных характе- ристик, таких как износ, адгезия, стойкость к коррозии и температурную стойкость до 950 °С при образовании γ-фазы возможно повышение стойкости к температуре до 2000 °С при формировании α-фазы Al2O3). В работах [13 – 17] было обнаружено, что на- несение покрытий на основе Ni-Cr (Fe, Si, B) на сталь (или изделия из стали) улучшает твердость, износ, стойкость к коррозии и ад- гезию не только в результате нанесения по- крытия, но и его последующего оплавления электронным пучком или плазменной струей. В настоящей работе представлено два типа нанокомпозитных защитных покрытий на основе TiCrN/NiCr(Fe, Si, B) и TiNAl/NiCr(Fe, Si, В), нанесенных двумя различными спо- собами: при помощи плазменно-детонаци- онной технологии (толстое покрытие в обоих случаях) и магнетронным распылением (TiAlN – тонкое покрытие толщиной около 2,2 мкм) или вакуумно-дуговым источником с ионно-асистирующим осаждением (TiCrN – также тонкое покрытие). Таким образом, целью данной работы было получение нано- композитных защитных покрытий толщиной от 80 до 110 мкм и исследование их структуры и физико-механических свойств. МЕТОДИКА ПРИГОТОВЛЕНИЯ ОБРАЗЦОВ И МЕТОДЫ АНАЛИЗА Прутки нержавеющей стали 12Х18Т про- катывали и получали образцы размерами 2×20×20 мм, которые затем отжигали для снятия наклепа и дефектности. Затем на обра- зцы были нанесены покрытия из порошка ПГ-19Н-01 размером (29 – 68) мкм следую- щего состава: Ni – основа; Cr ~ 8 – 14%; Si = 2,5 – 3,2%; B ~ 2%; Fe ~ 5%. С помощью плазмотрона “Импульс-6” было нанесено по- крытие толщиной от 90 до 120 мкм (с па- раметрами: фракция порошка ~(63 – 80) мкм. Расход порошка ~22,5 г/мин. Частота следо- вания импульсов 4 Гц. Емкость конденсатор- ных батарей 800 мкФ. Расстояние до образ- цов 60 мм, скорость перемещения образцов 380 мм/мин. В качестве расходуемого элект- рода был использован W. Перед напылением поверхность образцов обрабатывалась струй- но-абразивной методикой c последующим оплавлением плазменной струей и с эроди- рующим электродом из W. Повторное опла- вление поверхностного слоя покрытий про- водилось плазменной струей без порошка. Частота следования 3 Гц, емкость 800 мкФ. Расстояние от среза сопла до образца 45 мм.. Скорость перемещения 300 мм/мин. Часть образцов была оплавлена плазменной струей таким образом, чтобы оплавился слой тол- щиной 60 – 80 мкм, а другая часть образцов А.Д. ПОГРЕБНЯК, М.М. ДАНИЛЕНОК, Ф.Ф. КОМАРОВ, Н.К. ЕРДЫБАЕВА, В.М. БЕРЕСНЕВ, А.А. ДРОБЫШЕВСКАЯ, Г.В. КИРИК... ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4188 СТРУКТУРА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ осталась неоплавленной. Затем на половине образцов был прошлифован верхний слой для уменьшения шероховатости. После этого на половину образцов со шли- фованной и нешлифованной поверхностью с помощью магнетрона наносили тонкий слой покрытия (2,2 мкм) TiAlN (для оценки толщины покрытия использовали контроль- ный образец из AL – толстой фольги). На другую половину образцов с помощью вакуумно-дугового источника в вакууме в те- чение 1 мин (10–3 Па) при токе горения дуги титанового катода 100А и опорном напря- жении 1 кВ (тлеющий разряд) были нанесе- ны тонкие покрытия TiNCr толщиной около 2,4 мкм. Осаждение проводили в камере ус- тановки при давлении азота 10–1 Па, ток го- рения дуги хромового и титанового катодов составлял 100 А при опорном напряжении 120 В. Время осаждения составляло 10 мин. Для исследования элементного состава ис- пользовали Резерфордовское обратное рас- сеяние ионов с энергией ионов 4Не+ с энер- гией 2,35 МэВ и протонов 2,012МэВ (Дубна, ОИЯИ), 1,5 МэВ, ионы гелия (Минск, лабо- ратория элионики). Анализ морфологии и элементного состава проводили с помощью растрового электронного микроскопа РЭММА-103М с микроанализатором (EDS – энергодисперсионным спектром и WDS – волновым дисперсионным спектром). Струк- туру и фазовый состав изучали на установке Advance 8 (XRD-анализ) включая скользящий пучок от 0,5°. Также проводились электрохимические коррозионные испытания в среде 1% NaCl с использованием PCI 4/300-потенциостат- гальваностат ZRA, электрохимическое прог- раммное обеспечение ДС-105 и коррозион- ной ячейки. Были получены эксперименталь- ные зависимости и кривые Тейфеля. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ На рис. 1 представлено изображение участка поверхности TiNCr наноструктурированного композитного защитного покрытия. Видно, что на поверхности покрытия присутствуют участки капельной фракции (на них обозна- чены точки, в которых проводился микро- анализ). Как видно из точки 1 на поверхности покрытия, в рентгеновском энергодисперси- онном спектре обнаружены: Si, Ti, Cr и Ni (следы). Рис. 1а и табл. 1 отображают результаты интегрального и локального анализа. Резуль- таты дают примерно одинаковую картину концентрации Si (от 0,587 до 0,564%); Ti (от 39 до 41,867%)ж Сr (56,797 - 59,390%) и, а) б) Рис. 1. Изображение поверхности покрытия TiNCr/ Ni-Cr (B; Si; Fe), полученное с помощью растрового электронного микроскопа (РЭМ). На фото показаны точки, в которых проводился микроанализ. Образец Концентрация элементов, ат.% Si Ti Cr Ni Всего p19_int1 0,578 40,509 58,095 0,819 100,000 p19_int2 0,487 41,867 56,797 0,850 100,000 p19_2 0,564 39,073 59,390 0,973 100,000 p19_1 0,507 40,711 57,805 0,978 100,000 Таблица 1 Распределение элементов по поверхности покрытия TiNCr ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4 189 наконец Ni (от толстого покрытия) – 0,819 – 0,978%. На рис. 2 представлено изображение учас- тка покрытия из TiAlN. Здесь, как и в первом случае (рис. 1), присутствуют участки капель- ной фракции, но их количество значительно меньше, а структура рельефа поверхности значительно отличается тем, что шерохова- тость поверхности достаточно малая (точка- ми на рис. 2 обозначены участки, в которых проводился энергодисперсионный анализ). Как видно из рис. 2, в поверхностном слое покрытия обнаружены Al, Ti, Ni, а в табл. 2 приведены результаты количественного ана- лиза. Как видно из табл. 2, концентрация алюми- ния меняется от 44,540 до 44,156%, титана от 52,127 до 54,307%, а концентрация никеля (1,055 – 1,706%) значительно больше, чем в другом варианте (TiCrN). Это свидетельст- вует о несколько меньшей толщине покрытия (около 0,2 мкм). На рис. 3 и 4 представлены спектры Резер- фордовского обратного рассеяния (РОР) на протонох (рис. 3) и ионах гелия 4Не+ (рис. 4). Как видно из этих спектров, в покрытии обнаружены все элементы, входящие в состав покрытия TiNCr/Ni-Cr (Si, B, Fe): N, O, Ti, Cr. Обращает на себя внимание наличие на спек- тре “полочки” почти на всю глубину тонкого покрытия, что говорит о более или менее рав- а) б) Рис. 2. Энергодисперсионный рентгеновский спектр (2б), снятый в точке 1 (рис. 2а) на поверхности защит- ного покрытия: участок 80×80 мкм, глубина анализа на этом участке (интегральная) свыше 2 мкм. Таблица 2 Распределение элементов по глубине покрытия TiNCr Глубина, А Концентрация элементов, ат.% W Ni Cr Ti N 0,00500,0 0,07 O 38,70 38,70 11,26 11,26 0,001000,0 0,07 38,70 38,70 9,01 13,51 0,001850,0 0,09 38,70 38,70 4,50 18,02 0,002850,0 0,09 38,70 38,70 2,25 20,27 61,3011850,0 0,00 38,70 0,00 0,00 0,00 Рис. 3. Энергетический спектр РОР рассеяния прото- нов с начальной энергией 2,012 МэВ, полученный от образца TiNCr (NiCrSiB) (стрелками указаны границы кинематических факторов для разных элементов). А.Д. ПОГРЕБНЯК, М.М. ДАНИЛЕНОК, Ф.Ф. КОМАРОВ, Н.К. ЕРДЫБАЕВА, В.М. БЕРЕСНЕВ, А.А. ДРОБЫШЕВСКАЯ, Г.В. КИРИК... Рис. 4. Энергетический спектр РОР рассеяния ионов гелия с начальной энергией 2,035 МэВ, полученный от образца TiNCr (NiCrSiB) (стрелками указаны гра- ницы кинематических факторов для разных элемен- тов, см. рис. 3). ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4190 СТРУКТУРА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ номерном распределении азота и образова- нии соединения (Ti, Cr)хN1-x. Стехиометрия предполагаемого соединения близка к Ti40Cr40N20 (или (Ti, Cr)2N), если следовать соотношениям (1), (2), представленным далее по тексту [13, 19]. На рис. 4 также видно, что пики титана и хрома немного смещены и об- разуют “ступеньку” вблизи поверхности тон- кого покрытия, что также говорит об образо- вании соединения TixCr1-x в слое толщиной порядка нескольких десятых микрометра. В табл. 2 приведен состав покрытия, получен- ный из спектров РОР по стандартной про- грамме. Также видно, что наблюдается не- большая концентрация W (0,07 ат.%) в тонком покрытии, а вблизи границы раздела “тонкое покрытие – толстое покрытие” его концентра- ция увеличивается до 0,1 ат.%. Видимо, W по- пал из толстого покрытия (из эродирующего электрода). Состав подложки из нержавею- щей стали дает соотношение Ni61Cr39 (т.е. в подложке образуется соединение близкое к Ni3Cr2). На рис. 5 представлены спектры обратного рассеяния ионов гелия на образце TiAlN/Ni- Cr (Mo, Fe). Рис. 5. Энергетические спектры Резерфордовского об- ратного рассеяния протонов с энергией 2,012 МэВ (а) и ионов Не+ c энергией 2,035 МэВ от комбинирован- ного покрытия TiNAl/Ni-Cr (B; Si; Fe). а) б) Из рис. 5 видно, что в тонком покрытии обнаружены Ti, Al, Ni и О. Средняя концент- рация этих элементов в комбинированном по- крытии и эталоне (толстая алюминиевая фо- льга) приведена в табл. 3. Как видно из резу- льтатов РОР-анализа (рис. 5) в спектре обна- ружена “полочка”, свидетельствующая о вза- имодействии титана и алюминия, и обра- зовании Ti50Al50, если следовать по формуле [13, 19], по которой была определена стехио- метрия тонкого покрытия. Известно из [9], что с помощью выражения (1): 2 Ti Al Al T TiAl AlAl Al Ti       ⋅≅ σ⋅ σ⋅= Z Z H H H H N N i (1) можно оценить стехиометрию, где NTi и NAl – процентное отношение концентрации Ti и Al; НTi и НAl – амплитуда сигнала от Ti и Al соот- ветственно, σTi и σAl сечение рассеяния на ато- мах Ti и Al соответственно ZTi и ZAl – атомные номера Ti и Al. Здесь мы пренебрегли различием тормо- жения вдоль обратной траектории для частиц, рассеянных на атомах титана и алюминия Вдоль обратной траектории для частиц рассеянных на атомах Ni и Al выход рассеян- ных на этих элементах в соединении прибли- женно равен произведению амплитуды сиг- нала на его ширину ∆E. Тогда более точное отношение можно заменить для двух элемен- тов равномерно распределенных внутри слоя (или пленки), задается выражением (2): AlTiTi TiAlAl Al Ti σ⋅∆⋅ σ⋅∆⋅≅ EH EH N N . (2) Таблица 3 Распределение элементов по глубине покрытия TiAlN Глуби- на, А Концентрация элементов, ат.% Ba Fe Ti Al C 0,9462,5 0,31 O 14,03 23,38 15,07 17,65 0,96125,0 0,31 14,10 23,49 15,34 17,42 1,10325,0 0,31 14,09 23,48 15,30 16,48 28,62 N 28,39 23,23 1,03625,0 0,28 13,69 22,82 15,27 15,6631,24 1,011025,0 0,27 13,72 22,86 15,21 14,7732,16 0,991525,0 0,27 13,67 22,79 16,44 14,5231,31 0,962025,0 0,26 13,55 22,58 19,30 14,8628,50 0,982525,0 0,27 13,89 23,14 23,70 14,4923,53 1,023525,0 0,28 13,71 22,84 24,37 14,0923,69 1,3212525,0 0,34 71,77 24,42 0,00 2,150,00 ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4 191 Погрешность определения стехиометрии будет около 5 %. Вблизи поверхности и в покрытии также присутствуют азот и кислород (общая кон- центрация этих элементов 10 и 12 ат.%). Из энергетических спектров при этом видно, что наряду с TiAl, возможно формирование фаз TiN2; TiN; небольшая ступенька в районе ки- нематической границы N. Часть кислорода провзаимодействовала с алюминием с обра- зованием окисла Al2O3. На рис. 6 представлено изображение среза покрытий (косой шлиф) как тонкого покры- тия из TiAlN, так и толстого из Ni-Cr-Fe. В покрытии по глубине среза с помощью мето- да EDS был проведен микроанализ, результа- ты которого показаны на рис. 7а, б, в. Из приведенных спектров следует, что в тонком покрытии присутствуют только титан и алю- миний. На межфазной границе тонкой пленки и покрытия обнаружены Al, Ti, Ni, Cr, Fe; в отдельных локальных участках обнаружили Si. В толстом покрытии обнаружили Ni, Cr, Fe, Si, а на межфазной границе “покрытие- подложка” – Fe (максимальная концентрация) Ni, Cr, т.е. состав подложки примерно такой: около 45 вес.% составляет никель, остальное – железо (в исходном состоянии). На рис. 8 показан шлиф комбинирован- ного нанокомпозитного покрытия из другой серии образцов, а именно – с тонким верхним покрытием из TiCrN (толщиной около 2,4 мкм), нанесенного на толстое покрытие из ПГ-19Н-01 (Ni-Cr-Fe (Si, B)). Рис. 6. Изображение косого шлифа нанокомпозитного защитного покрытия, полученного комбинированным способом из TiNAl/Ni-Cr. Изображение получено с по- мощью растрового электронного микроскопа с EDS. Анализ элементного состава проводился в середине верхнего покрытия (рис. 7а), на межфазной границе “тонкое покрытие TiAlN – толстое покрытие Ti-Cr (B; Si; Fe)”; в середине толстого покрытия Ni-Cr (B; Si; Fe). Точка 1 Точка 1– 2 а) б) в) Точка 2 Рис. 7. Энергодисперсионные рентгеновские спектры, полученные в указанных выше (рис. 6) участках косо- го шлифа, комбинированного покрытия (интеграль- ный анализ участка размером 50×50 мкм, толщина около 2,5 мкм. Рис. 8. Изображение косого шлифа, полученного на нанокомпозитном защитном покрытии TiCrN/Ni-Cr (B; Si; Fe), полученное с помощью РЭМ с EDS (анализ элементного состава проводился в той же последова- тельности, что и на рис. 6). А.Д. ПОГРЕБНЯК, М.М. ДАНИЛЕНОК, Ф.Ф. КОМАРОВ, Н.К. ЕРДЫБАЕВА, В.М. БЕРЕСНЕВ, А.А. ДРОБЫШЕВСКАЯ, Г.В. КИРИК... ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4192 СТРУКТУРА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ Как видно из рисунка, четко разделены два слоя покрытий с разным содержанием эле- ментов (рис. 9) В тонком слое Cr около 66,12 вес.%, Ti около 33 ат.% и чуть меньше Fe (рис. 9а). В переходной области “тонкое покрытие – толстое покрытие” обнаружена небольшая концентрация Si (~3,39%), Ti (~37%), Fe (~2,95%), Ni (~43,37%) – рис. 9б. В середине толстого слоя обнаружена следу- ющая концентрация элементов: Si (~3,7%), Ce (~14,23%), Fe (~2,95%), Ni (~78%). Вблизи межфазной границы “толстое покрытие –под- ложка 4С”обнаружено: Al ~ 1,96%; Si ~ 1,47%, Cr ~ 21,18%, Fe ~ 42,88%, Ni ~ 31,57%. В подложке из нержавеющей стали 12Х18Т обнаружили Cr (24,25%), Fe(60,50%), Ni (~15,25%). Результаты XRD-анализа, проведенного на покрытии TiCrN/Ni-Cr, показаны на рис. 10а, б, в, г. Как видно из рис.10 и результатов обра- ботки дифрактограмм (табл. 4 – 7), обнару- жены фазы: (Ti, Cr)N (200); (Ti, Cr)N (220); γ-Fe3Ni3, а в образцах № 8 и № 10 дополни- тельно обнаружен (Ti, Cr)N, но уже с фазой FeNi3. Обнаружено смещение дифракцион- ных пиков, изменение площади под пиком и соотношения интенсивностей. Измерение и анализ дифракционных линий, снятых в ре- жиме скользящего пучка, показал размытие пиков, что указывает на аморфизацию или об- разование нанокристаллических фаз. На рис. 11б представлен фрагмент рентге- новского спектра, полученного на образце №8 в геометрии скольжения х-лучей под углом 0,5°. Как видно их этого рисунка, кроме ос- новных фаз обнаружено присутствие допол- нительных: простая гексогональная Cr2Ti; Fe3Ni (Fe, Ni) и различные соединения титана с никелем (Ti2Ni; Ni3Ti, Ni4Ti3 и др.). Формирование дополнительных фаз происходит на начальных этапах осаждения покрытия в результате протекания процессов диффузии титана, хрома, никеля и железа. Установлено, что полученный твердый раствор является мелкодисперсным (размер зерен, рассчитанный по формуле Дебая- Шерера, составляет около 4 нм). Сравнение рентгеновских спектров, полученных на образцах № 8 и № 10 (после оплавления плазменной струей покрытия из ПГ-19Н-01 с последующим осаждением тонкого покрытия из TiNCr) не выявило Точка 1 а) Точка 1– 2 б)Точка 2 в) Рис. 9. Энергодисперсионные рентгеновские спектры, снятые в точках косого шлифа комбинированного по- крытия в той же последовательности, что и на рис. 7. а) б) в) г) Рис. 10. Фрагменты дифрактограмм, снятые для об- разцов TiNCr/Ni-Cr (Ni; Cr, B, Si): а) – со стороны верхнего (тонкого покрытия); б) – подложки из нер- жавеющей стали; в) – толстого покрытия на основе ПГ-19Н-01; г) – и тонкого покрытия TiNCr, на подлож- ке из нержавеющей стали. ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4 193 различий в фазовом составе – рис. 11б (ско- льзящий пучок под углом 0,5°). Морфология поверхности и поперечных сечений покрытий дополнительно изучалась методами растровой электронной микроско- пии и рентгеноспектрального микроанализа с помощью спектрального электронного мик- роскопа LEO-1455R. Из растрово-электроннокристаллических изображений сечений покрытия стало видно, что толщина наносимых тонких покрытий на основе твердого раствора (TiCr)N составляет (2,4 – 3) мкм, а толщина покрытий на основе ПГ-19Н-01 около 70 мкм (после шлифовки толстого покрытия). Покрытия на основе твердого раствора (Ti; Cr)N – тонкое покрытие полностью повторя- ет рельеф подложки. На рис. 12 представлен фрагмент рентге- нограммы, снятой с поверхности нанострук- турированного композитного защитного по- крытия TiAlN/Ni-Cr (Si, B), а в табл. 8 пред- ставлены результаты расчетов, из которых следует, что в покрытии формируются такие а) б) Рис. 11. Фрагменты дифрактограмм, снятых в геометрии скользящего рентгеновсного луча по всему участку (а) и для выборочного пика интенсивности (б). Таблица 4 Результаты расчета дифрактограмм и параметров решетки в покрытии TiNCr со стороны тонкого покрытия Угол 43,580 Пло- щадь Интен- сивн. Полу- шир. Меж- плоск. Отн. интен. Фаза HKL 50,514 447 0,2250 2,0767 100,00 γ-(Fe,Ni) 111 50,770 26,575 152 0,3450 1,7982 34,00 γ-(Fe,Ni) 200 74,660 17,262 83 0,4050 1,2712 18,57 γ-(Fe,Ni) 220 90,640 14,436 80 0,3550 1,0842 17,90 γ-(Fe,Ni) 311 95,900 6,115 32 0,3750 1,0382 7,16 γ-(Fe,Ni) 222 Таблица 5 Результаты расчета дифрактограмм и параметров решетки в покрытии TiNCr со стороны подложки Угол 43,100 Пло- щадь Интен- сивн. Полу- шир. Меж- плоск. Отн. интен. Фаза HKL 67,883 53 2,4450 2,0987 58,89 (Ti,Cr)N 200 43,640 24,025 90 0,5200 2,0740 100,00 γ-(Fe,Ni) 111 50,840 6,066 27 0,4450 1,7959 30,00 γ-(Fe,Ni) 200 63,020 1,693 19 0,1800 1,4750 21,11 (Ti,Cr)N 220 74,400 5,358 19 0,5500 1,2750 21,11 γ-(Fe,Ni) 220 90,620 5,130 20 0,5000 1,0844 22,22 γ-(Fe,Ni) 311 96,060 1,892 19 0,2000 1,0368 21,11 γ-(Fe,Ni) 222Таблица 6 Результаты расчета дифрактограмм и параметров решетки в покрытии TiNCr со стороны толстого покрытия на основе ГП-19Н-01 Угол 43,100 Пло- щадь Интен- сивн. Полу- шир. Меж- плоск. Отн. интен. Фаза HKL 16,129 42 0,7500 2,0987 25,15 (Ti,Cr)N 200 44,308 37,525 167 0,4400 2,0443 100,00 FeNi3 111 51,640 9,760 48 0,3950 1,7699 28,74 FeNi3 200 76,220 13,437 38 0,6800 1,2491 22,75 FeNi3 220 92,500 10,922 38 0,5550 1,0672 22,75 FeNi3 311 Таблица 7 Результаты расчета дифрактограмм и параметров решетки в покрытии TiNCr со стороны тонкого покрытия на подложке из нержавеющей стали Угол 42,830 Пло- щадь Интен- сивн. Полу- шир. Меж- плоск. Отн. интен. Фаза HKL 53,210 65 1,5756 2,1113 60,19 (Ti,Cr)N 200 44,270 27,609 108 0,4965 2,0459 100,00 FeNi3 111 51,520 7,540 38 0,3850 1,7738 35,19 FeNi3 200 76,000 12,300 28 0,8400 1,2521 25,93 FeNi3 220 92,420 6,083 28 0,4200 1,0679 25,93 FeNi3 311 97,740 2,357 24 0,2000 1,0235 22,22 FeNi3 222 А.Д. ПОГРЕБНЯК, М.М. ДАНИЛЕНОК, Ф.Ф. КОМАРОВ, Н.К. ЕРДЫБАЕВА, В.М. БЕРЕСНЕВ, А.А. ДРОБЫШЕВСКАЯ, Г.В. КИРИК... ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4194 СТРУКТУРА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ розии образца (Ti, Al)N составляет 84 нг/год, т.е примерно на два порядка меньше. Твердость Н и модуль упругости Е опре- делялись с помощью нанотвердомера (Nano- indenter II) по методике Оливера и Фара [20] с использованием индентора Берковича. Величина упругого восстановления Wе по- верхностного слоя рассчитывалась по кри- вым “нагружение-разгрузка” по формуле max max h hhW r e − = , (3) где hmax – максимальная глубина проникно- вения; hr – остаточная глубина после снятия нагрузки. Было получено, что модуль упругости покрытия из (Ti, Cr)N имеет значение Еср ~ 318 ГПа, а твердость составляет 31,6 ГПа при максимальном значении 32,7ГПа. Для покры- тия из TiAlN значение модуля упругости около Еср = 210 ГПа, а среднее значение твер- дости Нср ~ 15,5 ГПа при максимальном зна- чении 19,5 ГПа. Рис. 12. Фрагменты дифрактограмм, снятых с комби- нированного защитного покрытия TiNAl/Ni-Cr (Si, B, Fe) со стороны тонкого покрытия. фазы как TiAlN или Ti3AlN+Ti3Al2N2, а также фазы, образованные в результате взаимодей- ствия покрытия и толстого слоя Al5Ti3 + Ni3Ti (т.е. они характеризуют переходный слой “покрытие – толстое покрытие”). Установле- но, что фаза TiAlN является мелкодиспер- сной с размерами зерен (18 – 24) нм, а другие фазы имеют зерна размерами (80 –100) нм. Образец с покрытием (Ti, Cr)N имеет ско- рость коррозии 6,88 мкг/год, а скорость кор- Угол Площадь Интенс. Полушир. Межплоск. % Макс. Фаза HKL№\Пар 37,980 14,968 21 1,3800 2,3690 18,92 TiAlN+Ti3AlN 111+1111 41,980 26,071 32 1,5782 2,1521 28,83 Ti3Al2N2 1112 44,246 82,279 111 1,4247 2,0470 100,00 FeNi3+TiAlN +Ti3AlN 111+200+2004 42,680 18,965 26 1,4000 2,1184 23,42 Ni3Ti 2013 45,160 21,326 37 1,1250 2,0077 33,33 Al5Ti3 0025 45,480 28,416 35 1,5500 1,9943 31,53 Al5Ti3 4406 45,960 12,911 41 0,6071 1,9746 36,94 Al2Ti 0207 46,700 22,142 37 1,1574 1,9450 33,33 Ni3Ti 2028 47,760 20,934 23 1,7750 1,9043 20,72 Ni0,3Ti0,7N 1019 48,640 23,613 25 1,8389 1,8719 22,52 Ni3Ti 10410 50,960 14,651 23 1,2500 1,7920 20,72 Ni3(AlTi)11 51,600 31,208 33 1,8305 1,7712 29,73 FeNi3 12 200 52,880 5,639 14 0,7800 1,7313 12,61 Ni3Ti 20313 54,160 4,663 9 0,9900 1,6934 8,11 Al5Ti3 32214 54,840 1,667 11 0,3050 1,6740 9,91 Al5Ti3 61115 56,160 5,384 10 1,0500 1,6377 9,01 Al5Ti3 40216 Таблица 8 Основные фазы: FeNi3 (подложка), TiAlN или Ti3AlN + Ti3Al2N2 (основное покрытие), Al5Ti3 + Ni3Ti (фазы образованные в результате взаимодействия покрытия и подложки или характеризующие переходной слой покрытие-подложка). ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4 195 ВЫВОДЫ В работе были получены нанокомпозитные комбинированные покрытия такого состава: Ti-N-Cr/Ni-Cr-Si-B; Ti-N-Al/Ni-Cr-Si-B разной толщины от 70 до 80 мкм. В верхнем покрытии (первая серия образцов) обнару- жены фазы (Ti, Cr)N – твердый раствор, а так- же простые гексагональные фазы Cr2Ti; Fe3Ni и различные соединения с Ni (Ti2Ni; Ni3Ti; Ni4Ti3 и др.). Установлено получение нано- размерных зерен в верхнем покрытии (раз- мером 4 – 5 нм), определенных по формуле Дебая-Шеррера в твердом растворе (Ti, Cr)N. Во второй серии образцов с защитным комбинированным покрытием сформирова- лись такие основные фазы: Ti3AlN+Ti2Al2N2, а также другие фазы, образованные в резуль- тате взаимодействия плазменной струи с толстым покрытием, предварительно нане- сенным плазменно-детонационным методом. Анализ, проведенный с помощью методов RBS и EDS на косых шлифах образцов, полу- ченных из нанокомпозитных покрытий, пока- зал, что верхний слой имеет зерна размером 4 – 5 нм, а толстое покрытие – зерна микрон- ных размеров (3 – 12 мкм) с включениями из наноразмерных фаз (15 – 100 нм). Получен- ная структура покрытия имеет хорошее качес- тво, о чем также свидетельствуют предвари- тельные результаты механических испы- таний – твердости (микро- и нано-), уменьше- ние износа при трении цилиндра по поверх- ности покрытия, коррозионной стойкости в кислых средах, а также высокой адгезии пок- рытий между собой. БЛАГОДАРНОСТИ Работа финансировалась частично по проекту МНТЦ К-1198 и по программе “Наносистемы, наноматериалы, нанотех- нологии” и “Новые физические принципы получения нанопленок, нанопокрытий, нано- материалов с помощью ионных, плазменных и электронных методов”. Авторы признательны Ю.Н. Тюрину, О.В. Колисниченко за помощь в приготов- лении образцов, Ю.Ж. Тулеушеву и С.Б. Кис- лицыну за помощь в проведении коррозион- ных испытаний. ЛИТЕРАТУРА 1. Nanostructured Coating (Eds. A.Gavaleiro, J.T. De Hosson), Springer-Verlag: Berlin, 2006. 2. Nanostructured Thin Films and Nanodispersion Strengherred Coatings (Eds. A.A. Voevodin, D.V. Shtansky, E.A. Levashov, J.J. Moore), Kluger Academic: Dordrecht, 2004. 3. Левашов Е.А., Штанский Д.В. Многофункци- ональные наноструктурированные пленки// Успехи химии.– 2007.– № 76(5). – С. 501-509. 4. Решетняк Е.Н., Стрельницкий В.Е. Синтез наноструктурных пленок: достижения и перс- пективы//Харьковская нанотехнологическая ассамблея “Наноструктурные материалы”. – 2007. – Т. 1 – С. 6-16. 5. Штанский Д.В., Петражик М.И., Башко- ва И.А. и др. Адгезионные, фрикционные и деформационные характеристики покрытий Ti-(Ca, Zr)-(C, N, O, P) для ортопедических и зубных имплантантов //ФТФ. –2006. – Т. 48, Вып.7. – С. 1231-1238. 6. Morris D.G.//Material. science foundation, Trans Tech. publication LVD, Switzerland, Germany, UK, USA.– 1998. – Vol. 2. – P. 1-84. 7. Валиев Р.З., Александров И.В. Нанострук- турные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. – М.: Логос, 2000. – 271 с. 8. Носкова Н.И., Мулюков А.Р. Субмикрокри- сталлические и нанокристаллические метал- лы и сплавы. – Екатеринбург: УрО РАН, 2003. – 278 с. 9. Veprek S. The search for novel, superhard ma- terials//J.Vac.Sci Tech. – 1999. – Vol. A17(6). – P. 2401-2420. 10. Андриевский Р.А., Спивак И.И. Прочность ту- гоплавких соединений и материалов на их ос- нове. Справочник. – Челябинск: Металлур- гия, 1983. – 386 с. 11. Береснев В.М., Погребняк А.Д., Азарен- ков Н.А. и др. Структура, свойства и полу- чение твердых нанокристаллических покры- тий, осаждаемых несколькими методами// УФМ. – 2007. – Т. 3. – С. 1-78. 12. Береснев В.М., Погребняк А.Д., Азарен- ков Н.А. и др. Нанокристаллические и нано- композитные покрытия: структура и свойст- ва//ФИП. – 2007. – Т. 5. – № 1-2. – С. 4-27. 13. Кадыржанов К.К., Комаров Ф.Ф., Погреб- няк А.Д. и др. Ионно-лучевая и ионно-плаз- менная обработка материалов. – М.: МГУ, 2005. – 640 с. 14. Погребняк А.Д., Тюрин Ю.Н. Модификация свойств материалов и осаждение покрытий с А.Д. ПОГРЕБНЯК, М.М. ДАНИЛЕНОК, Ф.Ф. КОМАРОВ, Н.К. ЕРДЫБАЕВА, В.М. БЕРЕСНЕВ, А.А. ДРОБЫШЕВСКАЯ, Г.В. КИРИК... ФІП ФИП PSE, 2007, т. 5, № 3-4, vol. 5, No. 3-4196 помощью плазменных струй//Успехи физи- ческих наук. – 2005. – Т. 175. – С. 517-543. 15. Погребняк А.Д., Василюк В.В., Алонце- ва Д.Л. и др. Дуплексная обработка никелево- го сплава, нанесенного на подложку ст.3 // Трение и износ. – 2004. – Т. 25, Вып. 1. – С. 71-78. 16. Погребняк А.Д., Рузимов Ш.М., Понаря- дов В.В. и др. Эффект облучения электрон- ным пучком на структуру и свойства Ni спла- ва, нанесенного плазменной струей//Письма в ЖТФ. – 2004. – Т. 30, Вып. 4. – С. 79-86. 17. Pogrebnjak A.D., Ruzimov Sh., Alontseva D.L. et al. Structure and Properties of Coating Ni base deposited using a plasma jet before and after electron beam irradiation//Vacuum. – 2007. – – Vol. 81, № 6. – P.1241-1253. 18. Дуб С.Н., Новиков Н.В. Испытание твердых тел на твердость//Сверхтвердые материалы. – 2004. – № 6. – С. 16-33. 19. Фельдман Л., Майер Д. Основы анализа пове- рхности и тонких пленок. – М.: Мир, 1989 – 342 с. STRUCTURE AND PHYSICAL-CHEMICAL PROPERTIES OF COMBINED NANOCOMPOSITE PROTECTIVE COATING A.D. Pogrebnjak, M.M. Danilenok, F.F. Komarov, N.K. Yerdybayeva, V.M. Beresnev, A.A. Drobyshevskaya, G.V. Kirik, S.N. Bratushka, P.V. Zhukovsky, S.N. Dub, V.V. Uglov, A.P. Shipilenko The new type nanocomposite protective coatings on basis on TiAlN/NiCr (Fe, In, Si) and TiCrN/NiCr (Fe, In, Si), received by the combined deposition method is created. The structure and physico- mechanical properties had been investigated in these coverings that had thickness (80-110) microns. It was found, that nanostructured protective coatings have high hardness and adhesion, good wearing qualities and high corrosion resistance. For investigating properties and structures of coverings used the following methods of the analysis: the method of Rutherford backscattering of ions; scanning electron microscopy with microanalysis (SEM with EDS); X-rays diffraction (XRD) with including of slip beam; measurements of adhesive force and corrosion resistance in acid environment. СТРУКТУРА ТА ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ВЛАСТИВОСТІ КОМБІНОВАНИХ НАНОКОМПОЗИТНИХ ЗАХИСНИХ ПОКРИТТІВ А.Д. Погрібняк, М.М. Даниленок, Ф.Ф. Комаров, Н.К. Єрдибаєва, В.М. Береснєв, А.А. Дробишевська, Г.В. Кирік, С.Н. Братушка, П.В. Жуковський, С.Н. Дуб, В.В. Углов, А.П. Шипиленко Створено новий тип нанокомпозитних захисних покриттів на основі TiAl/NiCr(Fe, В, Si) і TiCr/ NiCr(Fe, В, Si), отриманих комбінованим спо- собом осадження. В цих покриттях товщиною (80 – 110) мкм була досліджена структура та фізико- механічні властивості. Виявлено, що нанострук- туровані захисні покриття мають високу твер- дість і адгезією, гарну стійкість до зносу і мають високу корозійну стійкість. Для вивчення властивостей та структури покриттів викорис- товували наступні методи аналізу: Резерфор- дівського зворотного розсіювання іонів (RBS), растрову електронну мікроскопію з мікроана- лізом (SEM with EDS), дифракцію рентгенівсь- ких променів (XRD), включаючи ковзний пучок; дослідження нано- і мікротвердості, зносу при терті циліндра по площині; виміру сили адгезії і стійкості до корозії в кислому середовищі. СТРУКТУРА И ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОМБИНИРОВАННЫХ НАНОКОМПОЗИТНЫХ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ

Структура и физико-химические свойства комбинированных нанокомпозитных защитных покрытий

Репозитарії

Схожі ресурси