ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 3 2022 78 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ покрытий. При этом скорость вращения держателя образца увеличивается прямо пропорционально относительно скорости вращения стола. До начала эксперимента вакуумная камера откачивается турбомолекулярным насосом 7. Направление откачки показано стрелкой (позиция 8). Подача нейтрального рабочего газа через плазменный источник 9 обеспечивает формирование рабочего давления в камере требуемого уровня. Направление подачи рабочего газа показано стрелкой (позиция 10). При зажигании газового разряда с током 40 А и приложении напряжения смещения 700 В на подложкодержатель с образцами осуществлялся нагрев подложек до 400 °С. Контроль температуры осуществляется термопарой 11. Защита от нагрева элементов конструкции камеры выполнялась с помощью теплового экрана 12. После очистки поверхности объектов исследования ионной бомбардировкой и ее химической активации производился напуск смеси газов азота и аргона (90/10) до заданного давления и зажигание разрядов дуговых испарителей 13 с током 80 А для каждого из них. В каждом отдельно взятом испарителе было установлено по одному катоду из напыляемого материала (позиции 14 и 15), в нашем случае это были Zr (99,5 %) и Cr (99,9 %). После нанесения покрытий открывается дверь 16 вакуумной камеры, извлекается держатель 2 с объектами исследований 1. Рис. 1. Схема установки для нанесения многослойных наноструктурированных покрытий ZrN/CrN Fig. 1. Scheme of the plant for a ZrN/CrN multilayer nanostructured coating deposition При нанесении многослойных покрытий варьировалась скорость вращения стола и соответственно скорость вращения подложкодержателя. Для эксперимента были выбраны три режима нанесения покрытий: скорость вращения стола 0,5 об/мин (образец ZrN/CrN-0,5), 3,5 об/мин (образец ZrN/CrN-3,5) и 8,0 об/мин (образец ZrN/CrN-8). Что соответствовало скорости вращения подложкодержателя в 20; 140; 320 оборотов в минуту соответственно. Слои, нанесенные на подложку сплава ВК8, исследовали методами просвечивающей электронной микроскопии (ПЭМ), рентгеноструктурным анализом (РСА) с использованием синхротронного излучения (работы произведены на СИ ВЭПП-3). ПЭМ проводился для оценки фазового состава, морфологии нанесенных покрытий, степени локальной разориентации слоев покрытия. Методом РСА проводились исследования для напряжений I рода, установления объемной доли фаз различных материалов покрытия CrN и ZrN. Длина волны при синхротронных исследованиях равнялась 1,540 598 Å. Для количественного определения макронапряжений в многослойных покрытиях использовалась методика sin2Ψ. Предварительными данными для этого являются модуль упругости многослойных покрытий и коэффициент Пуассона. Данные о модуле упругости были получены в результате наноиндентирования в работе [16], и для образцов с многослойными покрытиями ZrN/CrN0,5; ZrN/CrN-3,5 и ZrN/CrN-8 модуль упругости был равен 364, 359 и 436 ГПа соответственно. Коэффициент Пуассона взят из литературных данных [17, 18] и составил для слоев покрытия ZrN – 0,24, для слоев покрытия CrN – 0,28. Результаты и их обсуждение В процессе исследований просвечивающей электронной микроскопией были выявлены морфологические, а также ориентационные различия в многослойных покрытиях в зависимости от скорости вращения стола установки нанесения покрытий и скорости вращения подложкодержателя. На рис. 2, а–в показаны светлопольные изображения многослойных покрытий ZrN/ CrN-0,5; ZrN/CrN-3,5 и ZrN/CrN-8, полученных по режимам, отличающимся только скоростями
RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1