1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования
  4. № 6, 2023

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования, 2023, № 6, стр. 60-66

Исследование физико-механических свойств покрытий, полученных вакуумно-дуговым распылением катодов состава Ti–B–Si–Ni, изготовленных с применением самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и прессования

В. М. Савостиков a, *, А. А. Леонов a, **, В. В. Денисов a, Ю. А. Денисова a, А. Б. Скосырский a, b, И. А. Шулепов c

a Институт сильноточной электроники СО РАН
634055 Томск, Россия

b Национальный исследовательский Томский государственный университет
634050 Томск, Россия

c Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
634055 Томск, Россия

* E-mail: svm.53@mail.ru
** E-mail: laa-91@yandex.ru

Поступила в редакцию 10.08.2022
После доработки 25.10.2022
Принята к публикации 25.10.2022

Аннотация

В статье отражены результаты исследования вакуумно-дуговых покрытий, полученных распылением катодов состава Ti–B–Si–Ni, изготовленных методом самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с одновременным прессованием. Охарактеризованы приемы изготовления катодов указанного состава, описаны модернизированная установка ННВ 6.6-И1, условия и режимы нанесения покрытий в атмосфере аргона и в газовой смеси азот + аргон в соотношении 90/10. Для исследования физико-механических свойств получаемых покрытий измерена твердость при разных нагрузках на индентор; проведена оценка прочности сцепления с основой методом Роквелла; определен элементный состав катодов и покрытия (Ti–B–Si–Ni)N методом оже-спектроскопии и фазовый состав покрытия (Ti–B–Si–Ni)N методом рентгенофазового анализа; проведено исследование свойств покрытия (Ti–B–Si–Ni) методом царапания (скретч-тестирования). В результате комплексного анализа полученных результатов сделан вывод о том, что высокая твердость покрытия (Ti–B–Si–Ni)N (более 40 ГПа) обусловлена его составом, включающим как нитриды, так и высокотвердые бориды титана. Гетерофазность структуры указанного покрытия может служить вкладом в напряженное состояние материала. Покрытие имеет градиентно-слоистое строение. В материале присутствуют связующий с подложкой слой Ti–B–Si–Ni и основной функциональный слой (Ti–B–Si–Ni) N. Покрытие обладает одновременно и высокой твердостью, и достаточной прочностью сцепления с основой (адгезией), определенной методом скретч-тестирования. Сочетание этих свойств делает материал перспективным для его практического применения в производстве инструментов.

Ключевые слова: вакуумно-дуговая установка, катоды, покрытия, поверхности твердость, оже-спектроскопия, рентгеноструктурный анализ, нитриды, бориды, скретч-тестирование, адгезия.

Список литературы

  1. Колубаев А.В., Сизова О.В., Денисова Ю.А., Леонов А.А., Терюкалова Н.В., Новицкая О.С., Белый А.В. // Физическая мезомеханика. 2022. Т. 25. № 2. С. 35. https://www.doi.org/10.55652/1683-805X_2022_25_2_35

  2. Колубаев А.В., Сизова О.В., Денисова Ю.А., Леонов А.А., Терюкалова Н.В., Белый А.В. // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2020. Т. 22. № 4. С. 137. https://www.doi.org/10.17212/1994-6309-2020-22.4-137-150

  3. Филиппов А.В., Шамарин Н.Н., Москвичев Е.Н., Новицкая О.С., Княжев Е.О., Денисова Ю.А., Леонов А.А., Денисов В.В. // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2022. Т. 24. № 1. С. 87. https://www.doi.org/10.17212/1994-6309-2022-24.1-87-102

  4. Тересов А.Д., Денисова Ю.А., Денисов В.В., Леонов А.А., Петрикова Е.А., Ковальский С.С. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2021. Т. 64. № 11(768). С. 164. https://www.doi.org/10.17223/00213411/64/11/164

  5. Штанский Д.В., Левашов Е.А. // Известия вузов. Цветная металлургия. 2001. № 3. С. 52.

  6. Musil J. // Surf. Coat. Technol. 2000. V. 125. P. 322. https://doi.org/10.1016/S0257-8972(99)00586-1

  7. Daniel R., Musil J., Zeman P., Mitterer C. // Surf. Coat. Technol. 2006. V. 201. P. 3368. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.07.206

  8. Mayrhofer P.H., Stoiber M. // Surf. Coat. Technol. 2007. V. 201. P. 6148. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.08.132

  9. Martin P.J., Bendavid A., Cairney J.M., Hoffman M. // Surf. Coat. Technol. 2005. V. 200. P. 2228. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.06.012

  10. Мержанов А.Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез: теория и практика. Черноголовка: ИСМАН, 2002. 234 с.

  11. Амосов А.П., Боровинская И.П., Мержанов А.Г. Порошковая технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза материалов. М.: Машиностроение, 2007. 567 с.

  12. Патент 2 305 717 (РФ). Мишень для получения функциональных покрытий и способ ее изготовления / Московский государственный институт стали и сплавов. Левашов Е.А., Курбаткина В.В., Штанский Д.В., Сенатулин Б.Р. // 2007. № 25. С. 19.

  13. Кирюханцев-Корнеев Ф.В. // Нанотехнологии: наука и производство. 2017. № 3. С. 19.

  14. Кирюханцев-Корнеев Ф.В., Сытченко А.Д., Левашов Е.А., Лобова Т.А. // Известия высших учебных заведений. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2020. № 2. С. 64. https://www.doi.org/10.17073/1997-308X-2020-2-64-72

  15. Патент 2 370 570 (РФ). Способ комбинированной ионно-плазменной обработки изделий из сталей и твердых сплавов / Томский государственный университет. Савостиков В.М., Сергеев С.М., Пинжин Ю.П. // 2009. № 29. С. 9.

  16. Патент 2 502 828 (РФ). Способ нанесения антифрикционного износостойкого покрытия на титановые сплавы / Томский государственный университет. Савостиков В.М., Табаченко А.Н., Потекаев А.И., Дударев Е.Ф. // 2013. № 36. С. 19.

  17. Потекаев А.И., Табаченко А.Н., Савостиков В.М., Дударев Е.Ф., Бакач Г.П., Скосырский А.Б. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2014. Т. 57. № 2. С. 77.

  18. Алтухов С.И., Ермошкин А.А., Сметанин К.С., Федотов А.Ф., Лавро В.Н., Латухин Е.И., Амосов А.П. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2011. Т. 13. № 4. С. 77.

  19. Алтухов С.И., Амосов А.П., Асмолов А.Н., Богданович В.И., Ермошкин А.А., Захаров Д.А., Круцило В.Г., Латухин Е.И., Федотов А.Ф. // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2013. Т. 15. № 6(3). С. 568.

  20. Денисов В.В., Денисова Ю.А., Варданян Э.Л., Островерхов Е.В., Леонов А.А., Савчук М.В. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2021. Т. 64. № 1(757). С. 125. https://www.doi.org/10.17223/00213411/64/1/125

  21. Савостиков В.М., Денисова Ю.А., Денисов В.В., Леонов А.А., Овчинников С.В., Савчук М.В. // Известия высших учебных заведений. Физика. 2021. Т. 64. № 12(769). С. 43. https://www.doi.org/10.17223/00213411/64/12/43

  22. Panin V.E., Shulepov I.A., Narkevich N.A., Botaeva L.B. // Physical Mesomechanics. 2021. V. 24. P. 131. https://www.doi.org/10.1134/S1029959921020028

  23. Леонов А.А., Абдульменова Е.В., Калашников М.П., Ли Ц. // Вопросы материаловедения. 2020. № 4(104). С. 132. https://www.doi.org/10.22349/1994-6716-2020-104-4-132-143

  24. Leonov A.A., Abdulmenova E.V., Kalashnikov M.P. // Inorganic Materials: Appl. Res. 2021. V. 12. P. 482. https://doi.org/10.1134/S2075113321020313

  25. Леонов А.А., Абдульменова Е.В., Рудмин М.А., Ли Ц. // Письма о материалах. 2021. Т. 11. № 4(44). С. 452. https://www.doi.org/10.22226/2410-3535-2021-4-452-456

  26. Самсонов Г.В., Виницкий И.М. Тугоплавкие соединения. Москва: Металлургия, 1976. 560 с.

  27. Крагельский И.В., Добыгин М.Н., Комбалов В.С. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. 526 с.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал