ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕРМОДИНАМИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ И СТРУКТУРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК НАНОКОМПОЗИТ-НЫХ (TIALSIY)N/CRN ПОКРЫТИЙ

Аннотация

В статье представлены теоретические и экспериментальные исследования многослойного (TiAlSiY)покрытия N/CrN на стальном покрытии, распыляемом методом катодно-дугового напыления. Расчеты, полученные из первых прин-ципов, показывают, что осаждение нанослоя Ti1–xAlxN/CrN с высоким содержанием Alx (x=0,75) оказывает сильное стабилизирующее действие и способствует расслоению этих фаз. Энергия смешения гетероструктур Ti1–xAlxN/CrN равна 0,11 эВ/Н при x=0,75 и постепенно снижается до 0,07 эВ/Н при x=0,25. Результаты дифракционных данных (TiAlSiY)показывают, что покрытие N/CrN имеет типичную кубическую NaCl-подобную структуру с избыточной структурой в направлении {111}. В ходе исследования химических связей выявлены выраженное образование связей Al-N, Al-Ti-N и преобладающая концентрация элемента Al, а также слабые оксидные насыщения Si-N и Al-O, Ti-O. Имплантация тяжелых ионов Au способствует формированию нанокомпозитов и нанокристаллов на поверхности покрытия, однако она не оказывает значительного влияния на его глубинную структуру. В зоне имплантации концентрация азота уменьшается почти в два раза из-за рассеяния ионов золота. В имплантированном покрытии поверхностный слой (TiAlSiY)N содержит лишь слабые следы ионов золота, что свидетельствует о том, что они полностью прошли через этот слой, остановились в слое CrN и достигли интерфейса следующего слоя.