PROPERTIES OF NANOSTRUCTURED CERAMIC-METALLIC COATINGS TIN–NI, OBTAINING BY MEANS OF PLASMA VACUUM-ARCH METHOD
https://doi.org/10.17073/0021-3438-2014-4-51-58
Abstract
There were investigated physical and mechanical, as well as tribological properties of TiN–N surface coatings, obtained by means of ion-plasma vacuum-arc deposition. There was established that hardness (Н) grow up from 23 to 54 GPa at content Ni from 0 to 12 at.%, and it is defined by influence of nanopattering of coatings’ nitride constituent. Herewith coefficients НЕ–1 and Н3Е–2, characterized resistance of material to elastic and large deformation of rupture, attain values of 0,104 and 0,567 GPа, correspondingly. Further increment of nickel concentration in coatings until 26 at.% leads to increasing of H to 23–25 GPа, due to influence of increasing quantity of mild plastic metal and forming of marked porosity in coating volume. Friction coefficient of investigated coatings is characterized by value of 0,45, contrast to 0,58 (for TiN coating) and 0,72 (for the base from sintered hard alloy). There was established cohesive mechanism of nanostructured coatings TiN-N’s fracture (СNi = 2,8÷12,0 at.%) and defined critical loads, characterized occurrence of the firs crack (13,5–14,2 N) and in-situ fletting until template (61,9–64,4 N). There was not observed complete flatting of coatings up to stress 90 H, that showed about its high adhesion strength. Developed nanostructured ceramic-metallic coatings are characterized by high heat-resisting quality up to temperature 800 °C.
About the Authors
I. V. BlinkovRussian Federation
докт. техн. наук, профессор кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов МИСиС
119049, г. Москва, В-49, Ленинский пр-т, 4
Тел.: (499) 236-70-85.
A. O. Volkhonsky
Russian Federation
канд. техн. наук, ассистент кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов МИСиС
D. S. Belov
Russian Federation
аспирант кафедры функциональных наносистем и высокотемпературных материалов МИСиС
V. I. Blinkov
Russian Federation
докт. техн. наук, профессор кафедры технологии и оборудования металлургических процессов МАМИ
107023, г. Москва, ул. Б. Семеновская, 38
R. L. Shatalov
Russian Federation
аспирант кафедры технологии и оборудования металлургических процессов МАМИ
V. A. Andreev
Russian Federation
канд.техн.наук,зам.ген. директора ООО «Промышленный центр МАТЭК-СПФ»
117449,г. Москва,ул.Карьер,2а, стр.1
Тел.: (499) 236-70-85
References
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.
Review
For citations:
Blinkov I.V., Volkhonsky A.O., Belov D.S., Blinkov V.I., Shatalov R.L., Andreev V.A. PROPERTIES OF NANOSTRUCTURED CERAMIC-METALLIC COATINGS TIN–NI, OBTAINING BY MEANS OF PLASMA VACUUM-ARCH METHOD. Izvestiya. Non-Ferrous Metallurgy. 2014;(4):51-58. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0021-3438-2014-4-51-58