Влияние ионной имплантации на структурно-напряженное состояние и механические свойства нитридов высокоэнтропийных сплавов (TiZrAlYNb)N и (TiZrHfVNbTa)N

Abstract

В результаті осадження наноструктурних багатокомпонентних нітридних покриттів (TiZrAlYNb)N і (TiZrHfVNbTa)N відбувається формування фази з ГЦК решіткою з розмірами кристалітів до 7 нм та 17-20 нм, відповідно. В отриманих покриттях розвиваються напруження стискання, рівні – 2,97 ГПа та – 3,86 ГПа для шестиелементних нітридів, та – 0,25 ГПа і – 3,14 ГПа для п’ятиелементних покриттів. Виявлена залежність зміни напруження від концентрації азоту в покритті, та обговорені можливі причини спостережуваної кореляції. Імплантація іонів Au- приводить до розупорядковування структури покриттів в імплантованому шарі, зменшенню розмірів нанокристалітів, і, як результат, збільшенню нанотвердості покриттів до 39 ГПа.

В результате осаждения наноструктурных многокомпонентных нитридных покрытий (TiZrAlYNb)N и (TiZrHfVNbTa)N происходит формирование фазы с ГЦК решеткой с размерами кристаллитов до 7 нм и 17-20 нм, соответственно. В получаемых покрытиях развиваются напряжения сжатия, величиной – 2,97 ГПа и – 3,86 ГПа для шестиэлементных нитридов, и – 0,25 ГПа и – 3,14 ГПа для пятиэлементных покрытий. Выявлена зависимость изменения напряжения от концентрации азота в покрытии и обсуждены возможные причины наблюдаемой корреляции. Имплантация ионов золота приводит к разупорядочении структуры покрытий в имплантированном слое, уменьшению размеров нанокристаллитов, и, как результат, увеличению нанотвердости покрытий до 39 ГПа.

As a result of deposition of nanostructured multicomponent (TiZrAlYNb)N and (TiZrHfVNbTa)N nit-ride coatings, a phase with FCC lattice and crystallite sizes from 7 nm to 17-20 nm, respectively, is formed. Compressive stresses are developed, with values of – 2.97 GPa and – 3.86 GPa for 6-elements nitrides, and – 0.25 GPa and – 3.14 GPa for 5-elements coatings. Dependence of the stress change on the nitride concentration in the coatings is found, and possible reasons of the observed correlation are discussed. Ion implantation of Au-leads to disorder of the coatings structure in the implanted layer, decrease of nanocrystallite sizes, and, as a result, increase of nanohardness of the coatings to 39 GPa.