In-situ analysis of ZrN/CrN multilayer coatings under heating

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 25 No. 2 2023 77 MATERIAL SCIENCE Рекомендуется двухступенчатый алгоритм, состоящий из следующих этапов: – определения ЛКТР отдельных компонент покрытия; – определения FWHM и сравнение с FWHM минимум двух образцов с покрытиями. При этом если рассчитанные значения ЛКТР для отдельных компонент покрытия будут иметь отличия, то режим нанесения многослойного покрытия, в котором различия ЛКТР компонент покрытия при какой-то температуре будут минимальным, выбирается как наилучший режим нанесения покрытия. Температура, при которой ЛКТР компонент покрытия будут иметь минимальные отличия или будут равны, выбирается как оптимальная для этого режима нанесения многослойного покрытия. Покрытие, в котором определенные при помощи аппроксимации профиля рентгенограммы значения FWHM будут иметь понижающую зависимость, в наибольшей степени пригодны для длительного использования ввиду наименьших микронапряжений, существующих в покрытии. Выводы В соответствии с проведенными по предложенному алгоритму исследованиями можно сделать выводы и рекомендации по нанесению и использованию покрытий из CrN/ZrN. Многослойное покрытие CrN/ZrN, нанесенное при скорости вращения стола 0,5 об/мин, имеет отличающиеся значения ЛКТР на всем протяжении термических испытаний; разница ЛКТР компонент в этом случае составила более 50 %. При термических испытаниях многослойного покрытия, нанесенного при скорости вращения стола 8 об/мин, зависимость ЛКТР оказалась линейной только для компоненты CrN, а для компоненты ZrN эта зависимость имеет экстремум в области температурного воздействия 400 °C. При этом до температуры 400 °C ЛКТР отрицательный, а после достижения 400 °C меняет знак на положительный. Это означает, что в узкой области температур около 400 °C ЛКТР обеих компонент покрытия не будет иметь отличий, поэтому режим нанесения покрытия, при котором скорость вращения стола равна 8 об/мин, будет оптимальным. Возникновение микронапряжений, на основании данных о FWHM, возможно при обоих режимах нанесения покрытий (0,5 и 8 об/мин), но в случае режима нанесения покрытия, при котором скорость вращения стола равна 8 об/мин, не наблюдается возникновения микронапряжений компоненты CrN даже после 500 °C. Это позволяет сделать вывод о том, что такой режим нанесения многослойного покрытия будет оптимальным. Список литературы 1. Oxidation behavior, thermal stability, and the coating/substrate interface evolution of CrN-coated Zircaloy under high-temperature steam / J. Liu, Z. Hao, Z. Cui, D. Ma, J. Lu, Y. Cui, C. Li, W. Liu, S. Xie, P. Hu, P. Huang, G. Bai, D. Yun // Corrosion Science. – 2021. – Vol. 185. – P. 109416. – DOI: 10.1016/j. corsci.2021.109416. 2. 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 // PhysicalMesomechanics. – 2022. – Vol. 25. – P. 296–305. – DOI: 10.1134/ S1029959922040038. 3. A comparative study of CrN, ZrN, NbN and TaN layers as cobalt diff usion barriers for CVD diamond deposition on WC–Co tools / J.P. Manaud, A. Poulon, S. Gomez, Y.L. Petitcorps // Surface and Coatings Technology. – 2007. – Vol. 202. – P. 222–231. – DOI: 10.1016/j.surfcoat.2007.05.024. 4. Lee D.B., Lee Y.C., Kwon S.C. High temperature oxidation of TiCrN coatings deposited on a steel substrate by ion plating // Surface and Coatings Technology. – 2001. – Vol. 141. – P. 232–239. – DOI: 10.1016/S02578972(01)01237-3. 5. Structure and properties of CrN/TiN multilayer coatings produced by cathodic arc plasma deposition on copper and beryllium-copper alloy / A.V. Kolubaev, O.V. Sizova, Y.A. Denisova, A.A. Leonov, N.V. Teryukalova, O.S. Novitskaya, A.V. Byeli // Physical Mesomechanics. – 2022. – Vol. 25. – P. 306– 317. – DOI: 10.1134/S102995992204004X. 6. Transient experiments on oxidation and degradation of Cr-coated Zircaloy in steam up to 1600 C / J. Liu, C. Tang, M. Steinbrück, J. Yang, U. Stegmaier, M. Große, D. Yun, H.J. Seifert // Corrosion Science. – 2021. – Vol. 192. – P. 109805. – DOI: 10.1016/j. corsci.2021.109805. 7. Oxidation kinetics of Cr-coated zirconium alloy: Eff ect of coating thickness and microstructure / E.B. Kashkarov, D.V. Sidelev, M.S. Syrtanov, C. Tang, M. Steinbrück // Corrosion Science. – 2020. – Vol. 175. – P. 108883. – DOI: 10.1016/j.corsci.2020.108883. 8. Discussion on structural parameters of the multilayer ZrC/TaC coatings based on stress analysis and abla-

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1