Создание многослойных покрытий с учетом структурных особенностей отдельных слоев

Создание многослойных покрытий с учетом структурных особенностей отдельных слоев

 

А.П. Рубштейн, А.Б. Владимиров, Ю.В. Корх, А.Б. Ринкевич, С.А. Плотников, Ю.С. Поносов, В.А. Завалишин, Е.Г. Волкова

Институт физики металлов им. М.Н. Михеева УрО РАН, Екатеринбург, Россия

 

Получены многослойные [Ti1-xCx/а-С]n покрытия с прочной межслоевой адгезией и большим содержанием межфазных границ, обеспечивающих повышенные эксплуатационные характеристики покрытий (твердость, трещиностойкость и износостойкость). Хорошая межслоевая адгезия достигнута подбором фазового состава Ti1-xCx слоя. При осаждении слоев происходит когезионное сцепление между одинаковыми фазами (углеродными) и адгезионное сцепление между разными фазами (углеродной и карбидом титана). Межфазные границы, объемная доля которых зависит от массовой доли углерода в Ti1-xCx, тормозят движение и генерацию дислокаций, препятствуя зарождению, ветвлению и распространению трещин, разрушающих покрытие. Покрытия апробированы на металлообрабатывающем инструменте отечественного производства. Результат не уступает лучшим мировым образцам.

 

Рис. 1. Зависимости объемной доли неидентичных границ от содержания углерода в Ti1-xCx пленках. Расчет сделан для размеров TiC зерен от 1 до 10 нм. Столбцами серого цвета отмечены составы, используемые в Ti1-xCx слоях многослойных покрытий. В квадратах – СЭМ изображения покрытий после эрозионного изнашивания.

 

Область применения: Разработанные твердые износостойкие покрытия могут быть использованы на машиностроительных, металлообрабатывающих, деревообрабатывающих предприятиях для повышения качества и ресурса работы инструмента и деталей машин и механизмов, а также для защиты поверхностей от воздействия агрессивных сред.

 

  1. Особенности эрозионного изнашивания покрытий со структурообразующей парой «Ti1-хCх – алмазоподобный углерод» (х = 0.2, 0.8) [Текст] / А.П. Рубштейн, А.Б. Владимиров, С.А. Плотников // Физика металлов и металловедение. — 2020. — V. 121(12). — P. P. 1307—1314.
  2. Многослойное износостойкое покрытие на стальной подложке, патент N 2674795 / А.П. Рубштейн, А.Б. Владимиров, С.А. Плотников, В.А. Югов; 13.12.2018.
  3. Studying nanocomposite films with matrix-forming carbon by kelvin probe force microscopy [Текст] / A.P. Rubshtein, Yu.V. Korkh, A.B. Vladimirov, A.B. Rinkevich, S.A. Plotnikov // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. — 2015. — V. 6. — P. 104—113.
  4. Абразивная стойкость наноламинарных покрытий с чередованием углеродных алмазоподобных и нанокомпозитных титан-углеродных слоев [Текст] / А.Б. Владимиров, С.А. Плотников, А.П. Рубштейн, Д.Р. Емлин // Известия высших учебных заведений. Физика. — 2014. — V. 57. — P. 122—125.
  5. Nanocomposite Films Prepared by Arc-Plasma Deposition of Titanium and Carbon [Текст] / A.B. Vladimirov, S.A. Plotnikov, I.Sh. Trakhtenberg, A.P. Rubshtein, E.G. Volkova // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. — 2015. — V. 51. — P. 230—233.
  6. Comparative analysis of properties of the carbon-based coatings obtained through various PVD and CVD deposition [Текст] / D.V. Korzhenko, Y.N. Yurjev, D.R. Emlin, S.A. Plotnikov, A.B. Vladimirov, I.Y. Romanov, B.A. Loginov, A.B. Loginov // Journal of Physics: Conference Series. — 2020. — V. 1443. — P. 012006.