Вплив дефектів і примісних атомів на фізико-механічні властивості наноструктурних покриттів в області границь їх розділу

  • М. В. Каверин Сумской государственный университет
  • R. Krause-Rehberg Martin Luther Universitat Halle Wittenberg Germany
  • В. М. Береснев Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина
  • Б. А. Постольный Сумской государственный университет
  • Д. А. Колесников Белгородский государственный университет
  • И. В. Якущенко Сумской государственный университет
  • М. А. Билокур Сумской государственный университет
  • Б. Р. Жоллыбеков Каракалпакский государственный университет (Нукус)
Ключові слова: наноструктурні покриття, фазовий та елементний склад, адгезія, над твердість, дефекти, сегрегація, напруження

Анотація

За допомогою унікальних методів: анігіляції позитронів, мікропучка протонів, Резерфордівського оберненого розсіювання (RBS) іонів, мікроаналіза за допомогою EDSX разом із SEM, дифракції рентгенівських променів (XRD), рентгенівської тензометрії (α-sin2ψ), тестів на нанотвердість, модуль пружності, індекса пластичності та скретч-тестів були досліджені наноструктурні покриття Ti-Si-N; Ti-Hf-Si-N; (Ti-Hf-Zr-V-Nb)N, вирощені катодним вакуумно-дуговим джерелом. Були отримані профілі дефектів по товщі покриттів, та досліджений вплив термічного відпалювання до 600 °С (30 хв) на зміну дефектної структури, пружньо-фазового стану, фазового складу та перерозподілу домішкових атомів в результаті термодифузії та процесів сегрегації по межам та субмежам нанозерен. Знайдено збільшення твердості після відпалювання, зменшення величини пружньо-деформаційного стану, перерозподіл атомів та дефектів.

 

Завантаження

##plugins.generic.usageStats.noStats##

Біографії авторів

М. В. Каверин, Сумской государственный университет
с.н.с.
R. Krause-Rehberg, Martin Luther Universitat Halle Wittenberg Germany
с.н.с.
В. М. Береснев, Харьковский национальный университет имени В.Н. Каразина
с.н.с.
Б. А. Постольный, Сумской государственный университет
с.н.с.
Д. А. Колесников, Белгородский государственный университет
с.н.с.
И. В. Якущенко, Сумской государственный университет
с.н.с.
М. А. Билокур, Сумской государственный университет
с.н.с.
Б. Р. Жоллыбеков, Каракалпакский государственный университет (Нукус)
с.н.с.

Посилання

Pogrebnyak A.D., Shpak A.P., Azarenkov N.A., Beresnev V.M. Struktura i svojstva tverdyh i sverhtverdyh nanokompozitnyh pokrytij//UFN. – 2009. – T. 179, № 1. – S. 35-63.

Pogrebnyak A.D., Ponomarev A.G., Shpak A.P., Kunickij Yu.A. Primenenie mikro- i nanozondov dlya analiza malorazmernyh 3D materialov, nanosistem i nanoob‘ektov//UFN. – 2012. – T. 182, № 3. – S. 287-321.

Pogrebnyak A.D., Beresnev V.M., Dem’yanenko A.A., Bajdak V.S, Komarov F.F., Kaverin M.V., Mahmudov N. and Kolesnikov D.A. Adgezionnaya prochnost’ i sverhtverdost’, fazovyj i ‘elementnyj sostav nanostrukturnyh pokrytij, sformirovannyh na osnove Ti-Hf-Si-N//FTT. – 2012. – T. 54, № 9. – S. 1882-1890.

Pogrebnyak A.D., Sobol’ O.V., Beresnev V.M., Turbin P.V., Dub S.N., Kirik G.V., Dmitrenko A.E. Osobennosti strukturnogo sostoyaniya i mehanicheskih svojstv pokrytij ZrN i Zr(Ti)-Si-N, poluchennyh ionno-plazmennymi metodami//Pis’ma v ZhTF. – 2009. – T. 35, № 19. – S. 103-110.

Dolique V., Thomann A.-L., Brault P., Tessier Y., Gillon P. Complex structure/composition relationship in thin films of AlCoCrCuFeNi high entropy alloy// Materials Chemistry and Physics. – 2009. – Vol. 117, № 1. – Р. 142-147.

Tsai M., Wang C., Tsai C., Shen W., Yeh J., Gan J., Wu W. Thermal Stability and Performance of NbSiTaTiZr High-Entropy Alloy Barrier for Copper Metallization//Electrochemical Society. – 2011. – Vol. 158, № 11. – P. H1161-H1165.

Li A., Zhang X. Acta Metallurgica Sinica//English Letters. – 2009. – Vol. 22, № 3. – P. 219-224.

Firstov S.A., Gorban’ V.F., Krapivka N.A., Pechkovskij ‘E.P. Uprochnenie i mehanicheskie svojstva lityh vysoko‘entropijnyh splavov//Kompozity i nanoctruktury. – 2011. – № 2. – S. 5-20.

Pogrebnjak, A.D. Uglov, V.V. Il’yashenko, M.V. Beresnev, V.M. Shpak, A.P. Kaverin, M.V. Erdybaeva, N.K. Kunitskyi, Yu.A. Tyurin, Yu.N. Kolisnichenko, O.V. Makhmudov, N.A. Shypylenko, A.P. Nano-Microcomposite and Combined Coatings on Ti-Si-NAA/C-Co-Cr/Steel and Ti-Si-N/(Cr3C2)75(NiCr)25 Base: Their Structure and Properties//Ceramic Engineering and Science Proceedings, Wiley. – 2010. – Vol. 31, № 7. – P. 115-126.

Sobol’ O.V., Pogrebnyak A.D., Beresnev V.M. Vli-yanie uslovij polucheniya na fazovyj sostav, strukturu i mehanicheskie harakteristiki vakuumnodugovyh pokrytij sistemy Zr-Ti-Si-N//FMM. – 2011. – T. 112, № 2. – S. 199-206.

Musil J., Vlcek J. and Zeman P.. Hard amorphous nanocomposite coatings with oxidation resistance above 1000 °C//Advances in Applied Ceramics. – 2008. – Vol. 107, № 3. – P. 148-154.

Azarenkov N.A., Sobol’ O.V., Beresnev V.M., Pogrebnyak O.D., Litovchenko S.V., Ivanov O.N. Materialovedenie neravnovesnogo sostoyaniya modificirovannoj poverhnosti: monografiya. – Sumy: Sumskij gosudarstvennyj universitet, 2012. – 683 c.

Azarenkov N.A., Beresnev V.M., Pogrebnyak A.D., Kolesnikov D.A. Nanostrukturnye pokrytiya i nanomaterialy: Osnovy polucheniya. Svojstva. Oblasti primeneniya: Osobennosti sovremennogo nanostrukturnogo napravleniya v nanotehnologii. – M.: URSS, 2012. – 368 c.

Lavrent’ev V.I., Pogrebnyak A.D., Shandrik R. ‘Evolyuciya vakansionnyh defektov v poverhnostnyh sloyah metalla pri impul’snom vozdejstvii ‘elektronnym puchkom//Pis’ma v Zh‘ETF. – 1997. – № 65. – C. 618-622.

Rempel’ S.V., Gusev A.I. Poverhnostnaya segregaciya v raspadayuschihsya karbidnyh tverdyh rastvorah//Pis’ma v Zh‘ETF. – 2008. № 88.– S. 508-513.

Simnra.com.

Pogrebnyak A.D., Ponomarev A.G., Kolesnikov D.A., Beresnev V.M., Komarov F.F., Mel’nik S.S., Kaverin M.V. Effect of mass transfer and segregation on the formation of superhard nanostructured Ti-Hf-N(Fe) coatings//Technical Physics Letters. – 2012. – Vol. 38, No. 7. – P. 623-626.

Krause-Rehberg R., Leipner H.S. Positron Annihilation in Semiconductors: Defect Studies. – New York: Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2003. – P. 387.

Pogrebnjak A.D., Il’yashenko M.V., Kaverin M.V., Shypylenko A.P., Pshyk A.V., Beresnev V.M., Kirik G.V., Erdybayeva N.K., Makhmudov N.A., Kolisnichenko O.V., Tyurin Yu.N., Shpak A.P. Physical and mechanical properties of the nanocomposite and combined Ti-N-Si/WC-Co-Cr/ and Ti-N-Si/ (Cr3C2)75-(NiCr)25 coatings//Journal of Nano- and Electronic Physics. – 2009. – Vol. 1. – P. 66-77.

Sobol’ O.V., Pogrebnyak A.D., Beresnev V.M. Vliyanie uslovij polucheniya na fazovyj sostav, strukturu i mehanicheskie harakteristiki vakuumno-dugovyh pokrytij sistemy Zr-Ti-Si-N//FMM. – 2011. – T. 112, №2. – S.199-206.

Sobol’ O.V., Andreev A.A., Gorban’ V.F., Krapivka N.A., Stolbovoj V.A., Serdyuk I.V., Fil’chikov V.E. O vosproizvodimosti odnofaznogo strukturnogo sostoyaniya mnogo‘elementnoj vysoko‘entropijnoj sistemy Ti-V-Zr-Nb-Hf i vysokotverdyh nitridov na ee osnove pri ih formirovanii vakuumnodugovym metodom//Pis’ma v ZhTF. – 2012. – T. 38, Vyp. 13. – S. 41-48.
Pogrebnyak A.D., Shpak A.P., Azarenkov N.A., Beresnev V.M. Struktura i svojstva tverdyh i sverhtverdyh nanokompozitnyh pokrytij//UFN. – 2009. – T. 179. – S. 35-64.

Smitlz K. Dzh. Metally: sprav. Izdan./Per. s angl. Spravochnik. Izdanie 5-e, 1980. − 447 c.

Pogrebnyak A.D., Sobol’ O.V., Beresnev V.M. Osobennosti strukturnogo sostoyaniya i mehanicheskih svojstv pokrytij ZrN i Zr (Ti) -Si-N, poluchennyh ionno-plazmennymi metodami//Pis’ma v ZhTF. – 2009. – T. 35. – S. 103-110.

Pogrebnjak A.D., Ponomarev A.G., Shpak A.P., Kunitskii Yu.A. Application of micro- and nanoprobes to the analysis of small-sized 3D materials, nanosystems, and nanoobjects//Physics-Uspekhi. – 2012. – Vol. 55. – P. 270-300.

Musil J. Hard and superhard nanocomposite coatings//Surface and Coatings Technology. – 2000. – Vol. 125. – P. 322-330.

Korotaev A.D., Borisov V.D., Moshkov V.Yu. Uprugo-napryazhennoe sostoyanie mnogo‘elementnyh sverhtverdyh pokrytij//Fizicheskaya mezomehanika. – 2009. – T. 12, № 4. – S. 79-91.

.

Andrievskij R.A., Kalinnikov G.V., Hellgren N., Sandstrorm P., Shtanskij D.V. Nanoindentirovanie i deformacionnye harakteristiki nanostrukturnyh boridonitridnyh plenok//FTT. – 2000. – T. 42, № 9. – P. 1624-1627.

Andrievskij R.A., Glezer A.M. Prochnost’ nanostruktur//UFN.– 2009.– T. 179, № 4. – S. 337-358.

Zhang R.F., Argon A.S., Veprek S. Electronic structure, stability, and mechanism of the decohesion and
shear of interfaces in superhard nanocomposites and heterostructures//Phys. Rew. – 2009. – Vol. 79. – P. 245426.

Musil J., Baroch P., Zeman P. Hard nanocomposite coatings. Present Status and Trends: in Book Plasma Surface Engineering and its Practical Applications/ Edit. R. Wei, Research Singpost. Publ, 2007.

Uglov V.V., Anischik V.M., Zlotskij S.V., Abadias G., Dub. S.N. Structural and mechanical stability upon annealing of arc-deposited Ti-Zr-N coatings// Surf. and Coat. Tech. – 2008. – Vol. 202. – P. 2394-2398.

Shaefer H.-E. Investigation of Thermal Equilibrium Vacancies in Metals by Positron Annihilation//Phys. Stat. Sol. (a). – 1987. – Vol. 102, Iss. 1. – P. 47-65.

Rempel’ S.V., Gusev A.I. Poverhnostnaya segregaciya v raspadayuschihsya karbidnyh tverdyh rastvorah//Pis’ma v Zh‘ETF, 2008. – T. 88, Vyp. 7. – S. 508-513.

Whschum R., Farber P., Dittmar R., Scharwaechter P., Frank W., Schaefer H.-E. Thermal Vacancy Formation and Self-Diffusion in Intermetallic Fe3Si Nanocrystallites of Nanocomposite Alloys//Phys. Rev. Lett. 1997. – Vol. 79, Iss. 24. – P. 4918-4921.

Lavrent’ev V.I., Pogrebnyak A.D., R. Shandrik, Lokal’nye poverhnostnye segregacii implantirovannogo alyuminiya v slabodefektnom kristalle zheleza//Pis’ma v Zh‘ETF. – 1997. – T. 65, Vyp. 1.– S. 86-89.

Gusev A.I. Nanomaterialy, nanostruktury, nanotehnologii. – M.: FIZMATLIT, 2005. – 416 c.

Veprek S., Veprek-Heijman M.G.J. Limits to the preperation os superhard nanocomposites: Impurities, deposition and annealing temperature//Thin Solid Films. – 2012. – Vol. 522, – P. 274-282.

Krause-Rehberg R. and Leipner H.S. Positron Annihilation on Semiconductors. Stude of Defects// Springer-Verlag, Berlin. Series “Solid-State Sciences”. – 1999. – Vol. 127. – P. 378.

Pogrebnjak A.D., Shpak A.P., Beresnev V.M., Kolesnikov D.A., Kunitsky Y u.A., Sobol O.V., Uglov V.V., Komarov F.F., Shypylenko A.P., Demyanenko A.A., Baidak V.S., Grudnitskii V.V. Effect of Thermal Annealing in Vacuum and Air on Nanograin Sizes in Hard and Superhard Coatings Zr-TiSi-N Journal of Nanoscience and Nanotechnology. – 2012. – Vol. 12, №12. - P. 9213-9219.

Pogrebnjak A.D., Beresnev V.M. Nanocoatings Nanosystems Nanotechnologies, Bentham//Sci. Publ., Bentham e books. – 2012. – P. 158.

Korotaev A.D., Borisov D.P., Meshkov V.Yu., Ovchinnikov S.V. i dr. Nanokompozitnye i nanostrukturnye sverhtverdye pokrytiya sistemy Ti-Si-B-N// Izv. Vuzov. Fizika. – 2007. – T. 50, № 10. – C. 13-23.

Korotaev A.D., Borisov V.D., Moshkov V.Yu., Ovchinnikov C.V., Pinzhin Yu.P., Tyumencev A.N. Uprugonapryazhennoe sostoyanie mnogo‘elementnyh sverhtverdyh pokrytij//Fizicheskaya mezomehanika. – 2009. – T. 12, № 4. – S. 79-92.

Musil J. Hard nanocomposite coatings: Thermal stability, oxidation resistance and toughness//Surf. and Coat. Tech. – 2012. – Vol. 207. – P. 50-65.

Misaelides P., Hadzidimitrion A., Noli F., Pavlidou E., Pogrebnjak A.D.//Appl. Surf. Sci. – 2006. – Vol. 252 (23). – P. 8043-8049.
Опубліковано
2017-07-28
Як цитувати
Каверин, М. В., Krause-Rehberg, R., Береснев, В. М., Постольный, Б. А., Колесников, Д. А., Якущенко, И. В., Билокур, М. А., & Жоллыбеков, Б. Р. (2017). Вплив дефектів і примісних атомів на фізико-механічні властивості наноструктурних покриттів в області границь їх розділу. Журнал фізики та інженерії поверхні, 11(2), 160 - 184. вилучено із https://periodicals.karazin.ua/pse/article/view/8768