Microstructure and residual stresses of ZrN/CrN multilayer coatings formed by the plasma-assisted vacuum-arc method

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 24 No. 3 2022 85 MATERIAL SCIENCE Т а б л и ц а 2 Ta b l e 2 Результаты количественного определения величины напряжений в плоскости поверхности образцов многослойных покрытий для фазы CrN в процессе синхротронных исследований Results of quantitative determination of stress values in in the plane of the surface of the multilayer coating samples for the CrN phase during synchrotron studies Образец / Sample 2Θ0, град / 2Θ0, degree Коэффициент M, МПа/град / Coeffi cient M, MPa/degree Коэффициент K, град / Coeffi cient K, degree Остаточные напряжения, МПа / Residual stresses, MPa ZrN/CrN-0,5 44,092 ± 0,084 –4,520×103 –0,019±0,005 839 ZrN/CrN-3,5 44,096 ± 0,053 –4,301×103 –0,016±0,003 674 ZrN/CrN-8 43,976 ± 0,041 9,441×105 –0,009±0,002 –8251 покрытий сопровождается переориентированием слоев многослойного покрытия относительно направления нанесения покрытия, увеличением твердости и модуля упругости многослойного покрытия [16] и наличием сжимающих остаточных напряжений. Хотя установленные факты микроструктурных характеристик, текстурной составляющей и величины остаточных напряжений интегрально указывают на положительное влияние увеличения скорости вращения стола и подложкодержателя при получении многослойного покрытия, остаются вопросы, связанные с дальнейшими исследованиями, которые определят рамки применения технологии получения многослойных покрытий с высокими скоростями взаимного вращения стола и подложкодержателя в процессе нанесения покрытий. Выводы Проведены исследования многослойных покрытий ZrCrN, полученных плазменно-ассистированным вакуумно-дуговым методом. Показано, что скорости вращения стола и подложкодержателя в значительной степени влияют на микроструктурные характеристики при нанесении многослойных покрытий ZrCrN. По результатам анализа ПЭМ и РСА можно сделать следующие выводы. Кристаллиты ГЦК фаз ZrN и CrN при меньших скоростях вращения стола и подложкодержателя растут в общем направлении с разориентировкой, предположительно между слоями, до 18 градусов, при повышении скоростей вращения стола и подложкодержателя наблюдается бимодальное распределение текстурной составляющей фазы ZrN; Толщина чередующихся слоев ZrN и CrN в многослойных покрытиях уменьшается при увеличении скоростей вращения стола и подложкодержателя, причем тенденция на этом диапазоне скоростей вращения имеет линейный характер. В результате РСА установлено, что внутренние остаточные напряжения в многослойных покрытиях в образцах ZrN/CrN-0,5 и ZrN/CrN-3,5 несущественны, в то время как образец ZrN/ CrN-8, полученный при наибольшей скорости вращения, имеет сжимающие остаточные напряжения I рода. Список литературы 1. Fatigue properties of a 316L stainless steel coated with different ZrN deposits / J.A. Berríos-Ortíz, J.G. La Barbera-Sosa, D.G. Teer, E.S. Puchi-Cabrera // Surface and Coatings Technology. – 2004. – Vol. 179. – P. 145– 157. – DOI: 10.1016/S0257-8972(03)00808-9. 2. Structural and mechanical properties of compositionally gradient CrNx coatings prepared by arc ion plating / M. Zhang, M.K. Li, K.H. Kim, F. Pan // Applied Surface Science. – 2009. – Vol. 255. – P. 9200– 9205. – DOI: 10.1016/J.APSUSC.2009.07.002. 3. High-temperature oxidation resistant (Cr, Al) N fi lms synthesized using pulsed bias arc ion plating / M. Zhang, G. Lin, G. Lu, C. Dong, K.H. Kim // Applied Surface Science. – 2008. – Vol. 254. – P. 7149–7154. – DOI: 10.1016/J.APSUSC.2008.05.293. 4. Structure and corrosion properties of PVD Cr–N coatings / C. Liu, Q. Bi, H. Ziegele, A. Leyland, A. Matthews // Journal of Vacuum Science and

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1