N/ZrN ҚҰРАМАЛЫ ҚАПТАМАЛАРДЫ ВАКУУМДЫҚ ДОҒАЛЫҚ ТҰНДЫРУ ӘДІСІМЕН АЛУДЫҢ ФИЗИКАЛЫҚ ЗАҢДАЛЫҚТАРЫ

Құралдың қызмет ету мерзімін ұзарту үшін экстремалды жұмыс жағдайында қолданылатын құралдарға қойылатын талаптардың жоғарылауына байланысты қорғаныс жабындары кеңінен қолданылады. Бұл жұмыста WN негізіндегі көпқабатты нанокомпозиттердің MeN жабындарын (Me = Zr, Cr, Mo, Nb) алудың физикалық принциптері, сонымен қатар микроқұрылымға, фазалық құрамына, сонымен қатар механикалық және трибологиялық қасиеттерге әсері қарастырылады. Көпқабатты WN/MoN жабындары қолданудың жаңа саласы болып табылады және катодтық доғаның физикалық буының тұндыруы (CA-PVD) бұл жабындарды өндіру үшін алғаш рет қолданылады. Сонымен қатар, тұндырылған көпқабаттардың қасиеттерін жақсырақ түсіну үшін бірінші принциптер бойынша есептеулер орындалады. Әр түрлі тор түрлері бар екі жабын микроқұрылымы байқалады: (i) бетке бағытталған текше және (ii) алтыбұрышты және fcc комбинациясы. Зерттелген жүйелердің ішінде WN/NbN ең төменгі тозу жылдамдығын (1,7 × 10^-6 мм³/Нм), жоғары қаттылықты және керемет икемділік индексін қоса алғанда, жоғары қасиеттерді көрсетеді. Өте жақсы трибологиялық өнімділікке бетінің төмен кедір-бұдырлығы, бұзылу алдындағы жоғары серпімді деформация, сырғанау кезінде Nb₂O₅ және WO₃ трибопленкаларының пайда болуы, NbN икемділігі және нанокомпозиттік құрылым сияқты факторларға жатқызуға болады.

1. Barshilia H.C. Structure, hardness and thermal stability of nanolayered TiN/CrN multilayer coatings / H.C. Barshilia, A. Jain, K.S. Rajam // Vacuum. – 2003. – Vol. 72, № 3. – P. 241-248.

2. Pogrebnjak A. Nanocomposite Multilayer Binary Nitride Coatings Based on Transition and Refractory Metals: Structure and Properties / A. Pogrebnjak, K. Smyrnova, O. Bondar // Coatings. – 2019. – Vol. 9, № 3. – P. 155.

3. Microstructure, Mechanical and Tribological Properties of Advanced Layered WN/MeN (Me = Zr, Cr, Mo, Nb) Nanocomposite Coatings / K. Smyrnova et al. // Nanomaterials. – 2022. – Vol. 12, № 3. – P. 395.

4. Structural Phase Transformations in Detonation Coatings Based on Ti3SiC2 after Pulse-Plasma Effect / B. Rakhadilov et al. // Crystals (Basel). – 2022. – Vol. 12, № 10. – P. 1388.

5. Structural, mechanical and tribocorrosion behaviour in artificial seawater of CrN/AlN nanomultilayer coatings on F690 steel substrates / F. Ma et al. // Appl Surf Sci. – 2018. – Vol. 428. – P. 404-414.

6. Mechanical and tribological properties of TiN/Ti multilayer coating / Y.H. Cheng et al // Surf Coat Technol. – 2010. – Vol. 205, № 1. – P. 146-151.

7. Microstructures and properties of Zr/CrN multilayer coatings fabricated by multi-arc ion plating / X. Guan et al // Tribol Int. – 2017. – Vol. 106. – P. 78-87.

8. Tribology of multilayer coatings for wear reduction: A review / M. Khadem et al. // Friction. – 2017. – Vol. 5, № 3. – P. 248-262.

9. Toughness enhancement in hard ceramic thin films by alloy design / H. Kindlund et al // APL Mater. – 2013. – Vol. 1, № 4.

10. Investigation of wear dynamics for cutting tools with multilayer composite nanostructured coatings in turning constructional steel / A. Vereschaka et al. // Wear. – 2019. – Vol. 420-421. – P. 17-37.

11. Structures and properties of hard and superhard nanocomposite coatings / A.D. Pogrebnyak et al // Physics-Uspekhi. – 2009. – Vol. 52, № 1. – P. 29-54.

12. Needham P. The source of chemical bonding / P. Needham // Studies in History and Philosophy of Science Part A. – 2014. – Vol. 45. – P. 1-13.

13. Gaffney J.S. Chemical Bonding – The Formation of Materials / J.S. Gaffney, N.A. Marley // General Chemistry for Engineers. – 2018. – P. 75-116.

14. Mechanical properties of boron nitride thin films prepared by atomic layer deposition / M. Weber et al // CrystEngComm. – 2017. – Vol. 19, № 41. – P. 6089-6094.

15. Novel and Facile Route for the Synthesis of Tunable Boron Nitride Nanotubes Combining Atomic Layer Deposition and Annealing Processes for Water Purification / M. Weber et al // Adv Mater Interfaces. – 2018. – Vol. 5, № 16.

16. Stephanos J.J. Chemical Bonding / J.J. Stephanos, A.W. Addison // Electrons, Atoms, and Molecules in Inorganic Chemistry. – 2017. – P. 147-226.

17. Mayrhofer P.H. Self‐Organized Nanostructures in Hard Ceramic Coatings / P.H. Mayrhofer, C. Mitterer, H. Clemens // Adv Eng Mater. – 2005. – Vol. 7, № 12. – P. 1071-1082.

18. Tribological properties and oxidation resistance of tungsten and tungsten nitride films at temperatures up to 500 °C / D. Javdošňák et al // Tribol Int. – 2019. – Vol. 132. – P. 211-220.

19. Influence of process parameters on properties of reactively sputtered tungsten nitride thin films / M.L. Addonizio et al // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. – 2012. – Vol. 30, № 3.

20. Microstructure, mechanical and tribological properties of CrN/W2N multilayer films deposited by DC magnetron sputtering / R.L. Li et al // Surf Coat Technol. – 2009. – Vol. 204, № 4. – P. 470-476.

21. Tsai Y.-Z. Thermal stability and microstructure characterization of CrN/WN multilayer coatings fabricated by ion-beam assisted deposition / Y.-Z. Tsai, J.-G. Duh // Surf Coat Technol. – 2005. – Vol. 200, № 5-6. – P. 1683-1689.

22. Tsai Y.-Z. Tribological behavior of CrN/WN multilayer coatings grown by ion-beam assisted deposition / Y.-Z.Tsai, J.-G. Duh // Surf Coat Technol. – 2006. – Vol. 201, № 7. – P. 4266-4272.

23. Wu F.-B. Manufacture, microstructure and mechanical properties of CrWN and CrN/WN nanolayered coatings / F.-B. Wu, S.-K. Tien, J.-G. Duh // Surf Coat Technol. – 2005. – Vol. 200, № 5-6. – P. 1514-1518.

24. Influence of Ar/N2 flow ratio on structure and properties of nanoscale ZrN/WN multilayered coatings / M.X. Wang et al // Surf Coat Technol. – 2007. – Vol. 201, № 9-11. – P. 5472-5476.

25. Characteristics of TiN/W 2 N multilayers prepared using magnetron sputter deposition with dc and pulsed dc powers / C.-L. Chang et al // Surf Coat Technol. – 2016. – Vol. 303. – P. 25-31.

26. Toughness enhancement in TiN/WN superlattice thin films / J. Buchinger et al // Acta Mater. – 2019. – Vol. 172. – P. 18-29.

27. Ye F. The elevated-temperature wear properties of TiN and TiN/W 2 N coatings / F. Ye, H. Zhao, X. Tian // Mater Res Express. – 2018. – Vol. 5, № 10. – P. 106404.

28. Zhao H. Compared the oxidation behavior of TiN and TiN/W2N ceramic coatings during heat treatment / H. Zhao, P. Mi, F. Ye // Mater Chem Phys. – 2018. – Vol. 217. – P. 445-450.

29. Panda R.N. Synthesis of High Surface Area W 2 N and Co–W–N Nitrides by Chemical Routes / R.N. Panda, S.B. Dalavi, J. Theerthagiri // Adsorption Science & Technology. – 2012. – Vol. 30, № 4. – P. 345-354.

30. Polcar T. Structural and tribological characterization of tungsten nitride coatings at elevated temperature / T. Polcar, N.M.G. Parreira, A. Cavaleiro // Wear. – 2008. – Vol. 265, № 3-4. – P. 319-326.

31. Introduction to solar energy and its conversion into electrical energy by using dye-sensitized solar cells / N.H. Rased et al // Energy Materials. – 2021. – P. 139-178.

32. Molybdenum Nitride Films: Crystal Structures, Synthesis, Mechanical, Electrical and Some Other Properties / I. Jauberteau et al // Coatings. – 2015. – Vol. 5, № 4. – P. 656-687.

33. Balasubramanian K. Phase stability and mechanical properties of Mo1- x N x with 0 ≤ x ≤ 1 / K. Balasubramanian, L. Huang, D. Gall // J Appl Phys. – 2017. – Vol. 122, № 19.

34. The Effect of Substrate Treatment on the Properties of TiAlSiYN/CrN Nanocomposite Coatings / A. Pogrebnjak et al // Surfaces and Interfaces. – 2022. – Vol. 30. – P. 101902.

35. Effects of RF magnetron sputtering power on the structure and nanohardness of high-entropy alloys (TiVCrNbSiTaBY)N hard coatings / X. Zhang et al // Ceram Int. – 2023. – Vol. 49, № 20. – P. 33418-33424.

36. Phase composition and mechanical properties of homostructure NbN nanocomposite coatings deposited by modulated pulsed power magnetron sputtering / Y.G. Li et al // Surf Coat Technol. – 2020. – Vol. 385. – P. 125387.

37. Structure and properties of NbN/MoN nano-multilayer coatings deposited by magnetron sputtering / T. Wang et al // J Alloys Compd. – 2017. – Vol. 729. – P. 942-948.

38. Insights into surface modification and erosion of multi-element arc cathodes using a novel multilayer cathode design / M. Golizadeh et al // J Appl Phys. – 2020. – Vol. 127, № 11.

39. Anders A. Unfiltered and Filtered Cathodic Arc Deposition / A. Anders // Handbook of Deposition Technologies for Films and Coatings. – 2010. – P. 466-531.