Зависимость трибологических свойств покрытия Zr_(1-x)Аl_xN от его элементного и фазового состава

摘要

Поволжский государственный технологический университет, г. Йошкар-Ола, Республика Марий Эл, РоссияТрибологические свойства покрытий Zr_(1-x)Аl_xN экспериментально определены как функции их фазового и элементного состава, изменяющегося в зависимости от содержания азота в газовой смеси при осаждении. Обнаружено, что величины критической силы F_(крит), глубины проникновения индентора в покрытие I и упругого восстановления после снятия нагрузки, характеризующие сопротивляемость покрытия локальным нагрузкам, зависят от содержания в нем Аl и объемной доли вюрцитной фазы w-Zr-3AlN При низком содержании Аl (х ≤ 0,5) формируется однофазное покрытие Zr_(1-x)Аl_xN на основе орторомбической фазы δ-Zr_3N_4, тогда как при х > 0,5 образующаяся нанокомпозитная структура содержит смесь орторомбической, кубической и вюрцитной фаз. Максимальное содержание энергетически благоприятной вюрцитной фазы w-Zr_3АlN в покрытии способствует повышению его полной свободной энергии, увеличивает его термодинамическую стабильность и сопротивление износу при высоких температурах. Покрытие Zr0.28Аl0.72 N с максимальным содержанием в нем Аl = 55,44 ат. % и вюрцитной фазы w-Zr_3АlN с V_w-Zr_3AlN= 27,56 % обладает минимальным коэффициентом трения f = 0,05, минимальной степенью разрушения I=15 мкм и, как следствие, максимальными сопротивляемостью локальным нагрузкам и упругимвосстановлением после снятия нагрузки.