Формирование PVD покрытий для трибологического назначения

Покрытия TiCrZrNbHf были нанесены с использованием метода вакуумно-дугового напыления при наличии азота в камере и в его отсутствии. Структура и элементный состав покрытия были проанализированы с помощью сканирующего электронного микроскопа и энергодисперсионного спектрометра, механические свойства покрытия измеряли с помощью метода наноиндентирования. Степень износа исследовали с помощью трибометра методом испытания «шарик– диск». На основании проведенных исследований осуществлена оценка влияния присутствия азота в камере при нанесении покрытия.

1. Гаркунов, Д. Н. Триботехника. Износ и безызносность / Д.Н. Гаркунов. – М. : МСХА, 2001. – 616 с. – ISBN 5-94327-004-3.

2. Mattox, M. D. Cover for Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing / M. D. Mattox // Elseiver, 2010. – P. 746. – ISBN 9780815520375.

3. Жук, Н. П. Курс теории коррозии и защиты металлов / Н. П. Жук. – М. : Альянс, 2006. – 472 с.

4. Self-propagating high-temperature synthesis of advanced materials and coatings / E. A. Levashov, A. S. Mukasyan, A. S. Rogachev, D. V. Shtansky // International Materials Reviews. – 2017. – V. 62. – P. 203–239. DOI 10.1080/09506608.2016.1243291.

5. Levashov, E. A. Multifunctional nanostructured films / E. A. Levashov, D. V. Shtansky // Russian Chem. Reviews. – 2007. – V. 76. – P. 463–470. – DOI 10.1070/RC2007v076n05ABEH003679.

6. Multicomponent nanostructured films for various tribological applications / D. V. Shtansky, Ph. V. Kiryukhantsev-Korneev, I. A. Bashkova, A. N. Sheveiko, E. A. Levashov // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. – 2010. – V. 28. – P. 32–39. – DOI 10.1016/j.ijrmhm.2009.07.014.

7. Reverse Engineering of Mechanical and Tribological Properties of Coatings : Results of Machine Learning Algorithms / D. M. Pashkov, O. A. Belyak, A. A. Guda, V. I. Kolesnikov // Physical Mesomechanics. – 2022. – V. 25 (4). – P. 296–305. – DOI 10.1134/S1029959922040038.

8. Design of double layer protective coatings : Finite element modeling and machine learning approximations/ V. I. Kolesnikov, D. M. Pashkov, O. A. Belyak, A. A. Guda, S. A. Danilchenko, D. S. Manturov, E. S. Novikov, O. V. Kudryakov, S. A. Guda, A. V. Soldatov, I.V. Kolesnikov // Acta Astronautica – 2023. – V. 204. – P. 869–877. – DOI 10.1016/j.actaastro.2022.11.007.

9. Kolesnikov, V. I. Modeling Mechanical Properties of Multilayer Coatings TiAlN / V. I. Kolesnikov, T. V. Suvorova, O. A. Belyak // Defect and Diffusion Forum. – 2021. – V. 410. – P. 578–584. DOI 10.4028/www.scientific.net/DDF.410.578.

10. Molecular-dynamics modeling of the surface mechanical properties using the ReaxFF potential / Y. V. Rusalev, A. A. Guda, D. M. Pashkov, A. V. Soldatov, O. A. Belyak, V. I. Kolesnikov // Journal of Surface Investigation : X-Ray, Synchrotron and Neutron Techniques. – 2021. – Т. 15. – № Suppl. 1. – P. 92 – 97. – DOI 10.1134/S1027451022020185.

11. Хокинг, М. Металличекие и керамические покрытия / М. Хокинг, В. Васантасри, П. Сидки. – М. : Мир, 2000. – 516 с. – ISBN 5-03-002570-7.

12. Bunshah, R. F. Evaporation / R. F. Bunshah // CEI Course on Deposition Technol. and Their Applications / R. F. Bunshah. – Park Ridge, N. J., U.S.A. : Noyes Publications, 1981. – 585 p.

13. Грановский В. Л. Электрический ток в газе : установившийся ток / В. Л Грановский. – Под ред. Л. А. Сена и В. Е. Голанта. – Москва : Наука, 1971. – 543 с.

14. Вакуумные дуги : Теория и Прилиложения / Дж. Кобайн, Г. Эккер, Дж. Фаррелл [и др.]. – М. : Мир, 1982. – 428 c.

15. Вакуумно-дуговые покрытия / А. А. Андреев, Л. П. Саблев, С. Н. Григорьев. – Харьков : ННЦ ХФТИ, 2010. – 318 с.

16. Барвинок, В. А. Физические основы и математическое моделирование процессов вакуумного ионно-плазменного напыления / В. А. Барвинок, В. И. Богданович. – М. : Машиностроение, 1999. – 309 с. – ISBN 5-217-02957-9.

17. Райзер, Ю. П. Физика газового разряда : учеб. руководство / Ю. П. Райзер. – М. : Наука. Гл. ред. Физ.-мат. лит. – 1987. – 592 с. – ISBN 5-02-014615-3.

18. Sethuraman, S. K. A study of the erosion rate of vacuum arcs in a transverse magnetic field / S. K. Sethuraman, P. A. Chatterton, M. R. Barrault // J. Nuclear Materials. – 1982. – V. 111–112. – P. 510–516.

19. Arc velocity and erosion for stainless steel and aluminum cathodes / D. Y. Fang, A. Nurnberg, U. H. Bauder, R. Behrisch // J. Nucl. Materials. – 1982. – V. 111–112. – P. 517–521.

20. Кесаев, И. Г. Катодные процессы электрической дуги / И. Г. Кесаев. – М. : «Наука», 1968. – 244 с.

21. Andrea L. Theory and Simulation of Crystal Growth / L. Andrea, K. Miroslav // Journal of Physics Condensed Matter. – 1996. – V. 9. – P. 299–344. – DOI 10.1088/0953-8984/9/2/001.

22. Динамика катодных пятен на поверхности бериллия в дуговом вакуумном разряде / А. М. Зимин, В. А. Иванов, Б. Юттнер // Вопросы атомной науки и техники. Серия «Термоядерный синтез», 2001. – Вып. 2. – С. 44–50.

23. Месяц, Г. А. Эктоны в вакуумном разряде : пробой, искра, дуга / Г. А. Месяц. – М. : Наука, 2000. – 424 с. – ISBN 5-02-002507-0.

24. Любимов, Г. А. Катодное пятно вакуумной дуги / Г. А. Любимов, В. И. Раховский // Успехи физических наук. – 1978. – Т. 125. – Вып. 4. – С. 665–706. DOI 10.3367/UFNr.0125.197808c.0665.

25. Энциклопедия низкотемпературной плазмы / Под ред. В. Е. Фортова. М. : Наука, 2000. – Т. 2. – 634 с. – ISBN 5-02-002596-8.

26. Cathode Spots / B. Juttner, V. F. Puchkarev, E. Hantzsche, I. Beilis // Handbook of Vacuum Arc Science and Technology, R. L. Boxman, P. Martin, D. Sanders (editors), Noyes Publications (Park Ridge, NJ), 1995. – P. 73–281.

27. Райзер Ю. П. Физика газового разряда : учеб. руководство / Ю. П. Райзер – М. : Наука. Гл. ред. Физ.-мат. лит. – 1987. – 592 с. – ISBN 5-02-014615-3.

28. Sethuraman, S. K. Study of the Motion of Vacuum Arcs in High Magnetic Field / S. K. Sethuraman and M. R. Barrault // J. Nucl. Materials. – 1980. – V. 93–94. – P. 791–798.

29. Nanostructured high entropy alloys with multiple principal elements : novel alloy design concepts and outcomes / T. T. Shun, J. W. Yeh, S. K. Chen, S. J. Lin, J. Y Gan., T. S. Chin [et al.]. – Advanced Engineering Materials. – 2004. – № 5. –V. 6. – P. 299–303. – DOI 10.1002/adem.200300567.

30. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys / B. Cantor, I. T. H. Chang, P. Knight, A. J. B. Vincent // – Materials Science and Engineering : A. – 2004. – V. 375 – P. 213–218. – DOI 10.1016/j.msea.2003.10.257.

31. Nanostructured High-Entropy Alloys with Multiple Principal Elements : Novel Alloy Design Concepts and Outcomes / J.-W. Yeh, S.-K. Chen, S.-J. Lin, J.-Y. Gan, T.-S. Chin, T.-T. Shun, C. H. Tsau, S.-Y. Chang // Adv. Eng. Mater. – 2004. – V. 6. – P. 299–303. – DOI 10.3390/ma16124210.

32. Microstructural development in equiatomic multicomponent alloys / B. Cantor, I. Chang, P. Knight, A. Vincent, // Materials Science and Engineering. – 2004. – P. 213–218. – DOI 10.1016/j.msea.2003.10.257.

33. Fatigue behavior of additive manufactured CrFeCoNi medium-entropy alloy / Y. O. Kuzminova, D. G. Firsov, S. A. Dagesyan, S. D. Konev, S. N. Sergeev, A. P. Zhilyaev, M. Kawasaki, I. S. Akhatov, S. A. Evlashin // Journal of Alloys and Compounds. – 2021. – V. 863. – P. 158609. – DOI 10.1016/j.jallcom.2021.158609.

34. The use of negative bias potential for structural engineering of vacuum-arc nitride coatings based on high entropy alloys / O. V. Sobol’, A. A. Andreev, V. F. Gorban, H. O. Postelnyk, V. A. Stolbovoy, A. V. Zvyagolsky, A. V. Dolomanov, Z. V. Kraievska // Problems of Atomic Science and Technology. – 2019. – V. 120. – P. 127–135. – DOI 10.21272/jnep.10(6).06030.

35. Nanoindentation creep behavior in a CoCrFeCuNi high-entropy alloys film with two different structure states / Y. Ma, G. J. Peng, D. H. Wen, T. H. Zhang // Materials Science and Engineering A-structural Materials Properties Microstructure and Processing. – 2015. – V. 621. – P. 111–117. – DOI 10.1016/j.msea.2014.10.065.

36. Formation of core-shell structure in high-entropy alloy coating by laser cladding / H. Zhang, W. Wu, Y. He, M. Li, S. Guo // Applied Surface Science. – 2015. – V. 363. – P. 543–547. – DOI 10.1016/j.apsusc.2015.12.059.

37. Mechanical properties, deformation behaviors and interface adhesion of (AlCrTaTiZr)Nx multicomponent coatings / S. -Y. Chang, S. -Y. Lin, Y. -C. Huang, C. -L. Wu // Surface and Coatings Technology. – 2010. – V. 204. – No. 20. – P. 3307–3314. DOI 10.1016/j.surfcoat.2010.03.041.

38. Effects of substrate bias on the structure and mechanical properties of (Al1.5CrNb0.5Si0.5Ti) Nx coatings / W.-J. Shen, M. -H. Tsai, Y. -S. Chang, J. -W. Yeh // Thin Solid Films. 2012. – V. 520. – No. 19. – P. 6183–6188. – DOI 10.1016/j.tsf.2012.06.002.

39. Nanostructured multi-element (TiZrNbHfTa)N and (TiZrNbHfTa)C hard coatings / V. Braic, A. Vladescu, M. Balaceanu, C. R. Luculescu, M. Braic // Surface and Coatings Technology. – 2012. – V. 211. – P. 117–121. – DOI 10.1016/j.surfcoat.2011.09.033.

40. Павленко, Е. Н. Моделирование адаптивного обучаемого нечеткого регулятора / Е. Н. Павленко, В. И. Финаев // Вестник Ростовского государственного университета путей сообщения. – 2014. – № 1(53). – С. 69-75. – EDN SADCPV

41. Harlin, P. Influence of surface roughness of PVD coatings on tribological performance in sliding contacts / P. Harlin, P. Carlsson, U. Bexell // Surface and Coatings Technology. – 2006. – V. 201. – No. 7. – P. 4253–4259. – DOI 10.1016/j.surfcoat.2006.08.103.

42. Interrupted machining analysis for Ti6Al4V and Ti5553 titanium alloys using physical vapor deposition (PVD)–coated carbide inserts / N. Khanna, K. S. Sangwan // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers Part B Journal of Engineering Manufacture. – 2013. – V. 227. – No. 3. – P. 465–470. – DOI 10.1177/0954405412472888.