Структура и свойства износостойких покрытий Ti–C–Ni–Al, полученных методом HIPIMS

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Проведены испытания покрытий, полученных методом высокомощного импульсного магнетронного распыления (HIPIMS) c использованием мишени 64% Ti–16% C–14% Ni–6% Al (42.5 ат. % Ti, 42.5 ат. % C, 7.5 ат. % Ni, 7.5 ат. % Al). Микроструктуру и состав покрытий изучали с помощью сканирующей электронной микроскопии, оптической эмиссионной спектроскопии тлеющего разряда и рентгенофазового анализа. Покрытия были исследованы с точки зрения их твердости, модуля упругости, упругого восстановления, стойкости к упругой деформации разрушения, сопротивления пластической деформации, коэффициента трения и износостойкости при трении-скольжения, стойкости к ударно-динамическому нагружению, а также жаростойкости. Были проведены натурные испытания покрытий на режущем инструменте. Проведено сравнение свойств покрытий, полученных на постоянном токе и при высокомощном импульсном режиме. Результаты показали, что покрытия Ti–C–Ni–Al обладали плотной однородной структурой, характеризовались твердостью 12–26 ГПа, модулем упругости 143–194 ГПа, упругим восстановлением 66–90%, низким коэффициентом трения 0.24–0.4, а также высокой жаростойкостью при 800°С. Покрытие, осажденное по оптимальному режиму, подтвердило высокую практическую эффективность в ходе натурных испытаний, снизив износ режущего инструмента на ~25%.

Об авторах

М. А. Засыпкин

Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Email: alina-sytchenko@yandex.ru
Россия, 119049, Москва, Ленинский проспект, 4с1

А. Д. Сытченко

Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Email: alina-sytchenko@yandex.ru
Россия, 119049, Москва, Ленинский проспект, 4с1

Ф. В. Кирюханцев-Корнеев

Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”

Автор, ответственный за переписку.
Email: alina-sytchenko@yandex.ru
Россия, 119049, Москва, Ленинский проспект, 4с1

Список литературы

  1. Fukui H. // SEI technical review. 2016. V. 82. P. 39–45.
  2. Mahboobeh A., Aghdam S.R., Ahangarani A. et al. // Advanced Materials Research. 2014. M. 829. № 476.
  3. Chen L., Wang S.Q., Zhou S.Z. et al. // International J. Refractory Metals and Hard Materials. 2008. V. 26. P. 456–460.
  4. Akinribide O.J., Obadele B.A., Akinwamide S.O. et al. // Ceramics International. 2019. V. 45. P. 21077–21090.
  5. Xiao M., Zhang Y., Wu Y. et al. // International J. Refractory Metals and Hard Materials. 2021. V. 101. № 105672.
  6. Shmorgun V.G., Bogdanov A.I., Kulevich V.P. et al. // Materials Today: Proceedings. 2021. V. 38. P. 1627–1630.
  7. Chaliyawala H.A., Gupta G., Kumar P. et al. // Surface and Coatings Technology. 2015. V. 276. P. 431–439.
  8. Ma M., Sun W.-C., Zhang Y.-G. et al. // Materials Research. 2019. V. 22. № e20190530.
  9. Grandin M., Nedfors N., Sundberg J. et al. // Surface and Coatings Technology. 2015. V. 276. P. 210–218.
  10. Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sheveyko A.N., Shvindina N.V. et al. // Ceramics International. 2018. V. 44. P. 7637–7646.
  11. Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sheveyko A.N., Vorotilo S.A., Levashov E.A. // Ceramics International. 2020. V. 46. P. 1775–1783.
  12. Bao Y., Huang L., An Q. et al. // J. European Ceramic Society. 2020. V. 40. P. 4381–4395.
  13. Krysina O.V., Ivanov Yu.F., Koval N.N. et al. // Surface and Coatings Technology, 2021. V. 416. № 127153.
  14. Amudha A., Nagaraja H.S., Shashikala H.D. // Physica B: Condensed Matter. 2021. V. 602. № 412409.
  15. Bolelli G., Colella A., Lusvarghi L. et al. // Wear. 2020. V. 450–451. № 203273.
  16. Abegunde O., Akinlabi E., Oladijo P. // Materials Today: Proceedings. 2021. V. 44. P. 1221–1226.
  17. Chen Y., Wu G., He J. // Materials Science and Engineering: C. 2015. V. 48. P. 41–47.
  18. Singh A., Schipmann S., Mathur A. et al. // Applied Surface Science. 2017. V. 414. P. 114–123.
  19. Abegunde O.O., Akinlabi E.T., Oladijo O.P. // Applied Surface Science. 2020. V. 520. № 146323.
  20. Tudose I.V., Suchea M.P. // Functional Nanostructured Interfaces for Environmental and Biomedical Applications. 2019. P. 15–26.
  21. Baghriche O., Zertal A., Ehiasarian A.P. et al. // Thin Solid Films. 2012. V. 520. P. 3567–3573.
  22. Sytchenko A.D., Kiryukhantsev-Korneev Ph.V. // J. Phys.: Conf. Ser. 2021. V. 2064. № 012062.
  23. Souček P., Hnilica J., Klein P. et al. // Surface and Coatings Technology. 2021. V. 423. № 127624.
  24. Helmersson U., Lattemann M., Bohlmark J. et al. // Thin Solid Films. 2006. V. 513. P. 1–24.
  25. Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sytchenko A.D., Sviridova T.A. et al. // Surface and Coatings Technology. 2022. № 128141.
  26. Musil J., Zeman P. // Solid State Phenomena. 2007. V. 4. P. S6–S10.
  27. Papa F., Gerdes H., Bandorf R. et al. // Thin Solid Films. 2011. V. 520. P. 1559–1563.
  28. Шевцова Л.И. Дис. к-та техн. наук: 05.16.09. НГТУ. 2015. 200 с.
  29. Shtansky D.V., Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sheveyko A.N. et al. // Surface and Coatings Technology. 2009. V. 203. P. 3595–3609.
  30. André B., Lewin E., Jansson U., Wiklund U. // Wear. 2011. V. 270. P. 555–566.
  31. Pang X., Shi L., Wang P. et al. // Surface and Coatings Technology. 2009. V. 203. P. 1537–1543.

© М.А. Засыпкин, А.Д. Сытченко, Ф.В. Кирюханцев-Корнеев, 2023