СВОЙСТВА НАНОСТРУКТУРНЫХ КЕРАМИКО-МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ TiN–Ni, ПОЛУЧЕННЫХ ИОННО-ПЛАЗМЕННЫМ ВАКУУМНО-ДУГОВЫМ МЕТОДОМ

Исследованы физико-механические и трибологические свойства керамико-металлических покрытий TiN–Ni, полученных ионно-плазменным вакуумно-дуговым осаждением, Установлено, что их твердость (Н) растет с 23 до 54 ГПа при содержании Ni от 0 до 12 ат.%, и это определяется влиянием наноструктурирования нитридной составляющей покрытий. При этом коэффициенты НЕ–1 и Н3Е–2, характеризующие сопротивление материала упругой и пластической деформациям разрушения, достигают значений 0,104 и 0,567 ГПа соответственно. Дальнейшее возрастание концентрации никеля в покрытиях до 26 ат.% приводит к уменьшению Н до 23–25 ГПа, что связано с влиянием увеличивающегося количества мягкого пластичного металла и формированием заметной пористости в объеме покрытий. Коэффициент трения исследованных покрытий характеризуется значением 0,45, против 0,58 (для покрытия TiN) и 0,72 (для основы из твердого сплава). Установлен когезионный механизм разрушения наноструктурных покрытий TiN–Ni (СNi = 2,8÷12,0 ат.%) и определены критические нагрузки, характеризующие появление первой трещины (13,5–14,2 Н) и локальное истирание покрытия до подложки (61,9–64,4 Н). Полного истирания покрытий не происходит вплоть до нагрузки 90 Н, что говорит об их высокой адгезионной прочности. Разработанные наноструктурные керамико-металлические покрытия характеризуются высокой жаростойкостью до температуры 800 °С.

1. Белоус В.А., Васильев В.В., Лучанинов А.А. и др. // Физическая инженерия поверхности. 2009. Т. 7, № 3. С. 216—222.

2. Veprek S., Veprek-Heijman M. // Surface and Coat. Technol. 2008. Vol. 202. P. 5063—5073.

3. Mashiki T., Hikosaka H., Tanoue H. et al. // Thin Solid Films. 2008. Vol. 516. P. 6650—6654.

4. Блинков И.В., Царева С.Г., Зенцева А.В. и др. // Изв. вузов. Цв. металлургия. 2010. № 6. С. 44—49.

5. He J.L., Setsuhara Y., Shimizu I., Miyake S. // Surface and Coat. Technol. 2000. Vol. 137. P. 38—42.

6. Akbari A., Riviere J.P., Templier C., Bourhis E.L. // Surface and Coat. Technol. 2006. Vol. 200. P. 6298—6302.

7. Akbari A., Templier C., Beaufort M. // Surface and Coat. Technol. 2011. Vol. 206. P. 972—975.

8. Kumar M., Mishra S., Mitra R. // Surface and Coat. Technol. 2013. Vol. 228. P. 100—114.

9. Pagon A.M., Doyle E.D., McCulloch D.G. // Surface and Coat. Technol. 2013. Vol. 235. P. 394—400.

10. Блинков И.В., Волхонский А.О., Белов Д.С. и др.// Изв. вузов. Порошк. металлургия и функц. покрытия. 2014. № 2. С. 43—50.

11. Головин Ю.И. Введение в нанотехнику. М.: Машиностроение, 2007.

12. ISO/FDIS14577-1:2002. Металлические материалы — инструментальное индентирование для определения твердости и механических свойств.

13. Штанский Д.В., Петржик М.И., Башкова И.А. и др. // Физика твердого тела. 2006. Т. 48, № 7. C. 1231—1238.

14. Leyland A., Matthews A. // Wear. 2000. Vol. 246. P. 1—11.

15. Tsui T.Y., Phar G.H., Oliver W.C. et al. // Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 1995. Vol. 383. P. 447—452.

16. Андриевский Р.А. // Рос. хим. журн. 2002. Т. 19, № 5. С. 50—56.

17. Гуткин М.Ю., Овидько И.А. // Физическая механика деформируемых наноструктур. Т. 1. Нанокристаллические материалы. СПб.: Янус, 2003. С. 194.

18. Nix W.D., Gao H. // J. Mech. Phys. Solid. 1998. Vol. 46. P.411—425.

19. Кислый П.С., Боднарук М.С., Боровикова М.С. и др. // Керметы. Киев: Наук. думка, 1985. С. 272.

20. Yaomin Zhou, Reo Asaki, We-Hyo Soe et al. // Wear. 1999. Vol. 236. P. 159—164.

21. Bromark M., Larson M., Hedenqvist P., Olsson M. // Surface. Eng. 1994. Vol. 10. P. 205—214.

22. Подчерняев И.А., Панасюк А.Д., Лавренко В.А. // Порошк. металлургия. 1999. № 5/6. С. 42—47.