Структурная инженерия вакуумно-дуговых многослойных покрытий ZrN/CrN

Abstract

Для многослойной системы ZrN/CrN с большим различием по атомным массам и радиационно-стимулированному дефектообразованию металлических составляющих, проанализировано влияние толщины слоев (в нанометровом диапазоне) и подаваемого при осаждении отрицательного потенциала смещения (– Us) на структуру и твердость композиционных вакуумно-дуговых покрытий. Установлено, что при толщине слоев менее 50 нм подача – Us приводит к росту микродеформации в слоях CrN при бомбардировке их ионами Zr с большим атомным радиусом и массой, а в слоях ZrN наблюдается релаксация деформации. Наблюдаемые эффекты объяснены повышением энергии осаждаемых ионизированных частиц при подаче – Us, что определяет радиационно-стимулированное перемешивание на межфазных границах слоев и приводит к падению твердости. Наибольшая твердость 42 ГПа в системе ZrN/CrN достигается при осаждении тонких (20 нм) слоев в отсутствии – Us.

For multilayer system ZrN/CrN with a large difference in the atomic weights and radiation-induced defect formation of metal components, analyzed the influence of the layer thickness (in the nanometer range) and supplied during the deposition negative bias potential (– Us) on the structure and hardness of the composite vacuum arc coating. It was established that at the layer thickness less than 50 nm supply – Us leads to an increase of microstrain in the CrN layers under bombardment by ions of Zr with a large atomic radius and the mass, and the strain relaxation is observed in layers of ZrN. The observed effects are explained by an increase in energy deposited ionized particles when applying – Us, which determines the radiation-induced mixing at interphase boundaries of layers and leads to a fall hardness. The highest hardness 42 GPa in the ZrN/CrN system is achieved upon deposition of thin (20 nm) layers in the absence of – Us.