Physicomechanical and tribological properties of TiN-Ni ceramic-metal coatings prepared by ion plasma vacuum arc deposition are investigated. It is established that the hardness (H) increases from 23 to 54 GPa with the Ni content from 0 to 12 at %, which is determined by the influence of the nanostruc tured nitride component of coatings. Coefficients HE -1 and H 3 E -2 , which characterize the material resis tance against the elastic and plastic failure deformation, reach 0.104 and 0.567 GPa, respectively. The further increase in the nickel concentration in coatings to 26 at % leads to a decrease in H to 23-25 GPa, which is associated with the influence of the increasing amount of soft plastic metal and the formation of noticeable porosity in the bulk of coatings. The friction coefficient of studied coatings is 0.45, against 0.58 (for the TiN coating) and 0.72 (for the hard alloy base). The cohesion failure mechanism of TiN-Ni nanostructured coat ings (C Ni = 2.8-12 at %) is established, and critical loads which characterize the appearance of the first crack (13.5-14.2 N) and the local coating attrition up to the substrate (61.9-64.4 N) are determined. The complete attrition of coatings does not occur up to a load of 90 N, which points to their high adhesion strength. The developed nanostructured ceramic-metal coatings are characterized by high heat resistance up to 800°C.

No abstract

No abstract

No abstract

Исследованы физико-механические и трибологические свойства керамико-металлических покрытий TiN-Ni, полученных ионно-плазменным вакуумно-дуговым осаждением, Установлено, что их твердость (Н) растет с 23 до 54 ГПа при содержании Ni от 0 до 12 ат.%, и это определяется влиянием наноструктурирования нитридной составляющей покрытий. При этом коэффициенты НЕ-1 и Н 3 Е-2 , характеризующие сопротивление материала упругой и пластической деформациям разрушения, достигают значений 0,104 и 0,567 ГПа соответственно. Дальнейшее возрастание концентрации никеля в покрытиях до 26 ат.% приводит к уменьшению Н до 23-25 ГПа, что связано с влиянием увеличивающегося количества мягкого пластичного металла и формированием заметной пористости в объеме покрытий. Коэффициент трения исследованных покрытий характеризуется значением 0,45, против 0,58 (для покрытия TiN) и 0,72 (для основы из твердого сплава). Установлен когезионный механизм разрушения наноструктурных покрытий TiN-Ni (С Ni = 2,8÷12,0 ат.%) и определены критические нагрузки, характеризующие появление первой трещины (13,5-14,2 Н) и локальное истирание покрытия до подложки (61,9-64,4 Н). Полного истирания покрытий не происходит вплоть до нагрузки 90 Н, что говорит об их высокой адгезионной прочности. Разработанные наноструктурные керамико-металлические покрытия характеризуются высокой жаростойкостью до температуры 800 °С. Ключевые слова: наноиндентирование, твердость, модуль упругости, адгезия, когезия, жаростойкость, наноструктурирование, сопротивление упругой деформации, сопротивление пластической деформации. There were investigated physical and mechanical, as well as tribological properties of TiN-N surface coatings, obtained by means of ion-plasma vacuum-arc deposition. There was established that hardness (Н) grow up from 23 to 54 GPa at content Ni from 0 to 12 at.%, and it is defined by influence of nanopattering of coatings' nitride constituent. Herewith coefficients НЕ-1 and Н 3 Е-2 , characterized resistance of material to elastic and large deformation of rupture, attain values of 0,104 and 0,567 GPа, correspondingly. Further increment of nickel concentration in coatings until 26 at.% leads to increasing of H to 23-25 GPа, due to influence of increasing quantity of mild plastic metal and forming of marked porosity in coating volume. Friction coefficient of investigated coatings is characterized by value of 0,45, contrast to 0,58 (for TiN coating) and 0,72 (for the base from sintered hard alloy). There was established cohesive mechanism of nanostructured coatings TiN-N's fracture (С Ni = 2,8÷12,0 at.%) and defined critical loads, characterized occurrence of the firs crack (13,5-14,2 N) and in-situ fletting until template (61,9-64,4 N). There was not observed complete flatting of coatings up to stress 90 H, that showed about its high adhesion strength. Developed nanostructured ceramic-metallic coatings are characterized by high heat-resisting quality up to temperature 800 °C.