Закономерности формирования структуры модифицированных поверхностных слоев и покрытий в процессе вакуумной ионно-плазменной обработки сталей и титановых сплавов
Диссертация
Изменение текстуры, а — твердого раствора титана при азотировании обусловлено анизотропией диффузионной подвижности азота в а-Ть Более низкая диффузионная подвижность азота вдоль оси «с» приводит к более интенсивному росту нитридного слоя в зернах с базисной ориентировкой. Это приводит такие зёрна к избирательному поглощению азота, росту нитрида и ослаблению текстуры с базисной ориентировкой… Читать ещё >
Список литературы
- N. Dahotre, P. Kadolkar, S. Shah Refracory ceramic coatings: processe, systems and wettability/adhesion//Surface and interface analysis, 2001, 31, pp.659−672.
- Y.X. Leng and et. al./ Fabrication of Ti-O/Ti-N duplex coatings in biomedical titanium alloys by metal plasma immersion ion implantation and reactive plasma nitriding / oxidation // Surface and Coatings Technology 138 (2001), pp. 296−300.
- J.I. He and et.al./ TiNi thin films prepared by cathodic arc plasma ion plating // Thin Solid Films 359 (2000), pp. 46−54.
- Buchanan R.A., Rigney E.D., Williams J.M.: Ion implantation of surgical Ti6A14V for improved resistance to wear-accelerated corrosion. J. Biomed. Mater. Res.21: 355, 1987.
- O.Knotek, M. Bohmer, T. Leyendecker On the structure and properties of sputtered Ti and Al based hard compound // J. Vac. Sci. Technol. A4(6), Nov/Dec, 1986, pp. 2695−2700.
- T. Leyendecker and et. al./ The development of the PVD coating TiAIN as a commercial coating for cutting tools // Surface and Coatings Technology 48 (1991) pp. 175−178.
- M. Zlatanovic and et. al. / Structural, mechanical and optical properties of TiN and (Ti, Al) N coatings // Materials Science vol. 352 (2000) pp. 35−42.
- H. Hasegava, A. Kimura, T. Suzuki Ti|.xAlxN, Tii. xZrxN and Tii. xCrxN films synthesized by the AIP method // Surface and Coatings Technology V.132, 2000, pp. 76−79.
- M.Discerens, J. Patscheider, F. Levy Improving the properties of titanium nitride by incorporation of silicon // Surface and Coatings Technology 108 109 (1998) pp. 241−246
- M. Nose, M. Zhou, T. Nagae, T. Mae, M. Yokota, S. Saji Properties of Zr-Si-N coatings prepared by RF reactive sputtering // Surface and Coatings Technology 132 (2000) pp. 163−168.
- D.B.Lewis, L.A.Donohue The influence of the yttrium content on structure and properties of Tii.x.y.zAlxCryYzN PVD hard coatings // D.B.Lewis, L.A.Donohue, Surface and Coatings Technology 114 (1999) pp. 187−199
- M.Leoni, P. Scardi, S. Rossi and et al. (Ti, Cr) N and Ti/TiN PVD coatings on 304 stainless steel substrates: Texture and residual stress // Thin Solid Films 345 (1999) 263−269
- Phase transitions in PACVD (Ti, A1) N coatings after annealing // S. Menzel, Th. Gobel, K. Bartsch., K. Wetzig / Surface Coating and Technology, 124 (2000), pp. 190−195.
- Structure and properties of (Tii.xCrx)N coatings produced by the ion-plating method // K.H. Lee, C.H.Park, Y.S. Yoon, J.J.Lee / Thin Solid Films, 385 (2001), pp. 167−173.
- J.O.Kim, J.D.Achenbach, P.B.Mirkarami, M. Shinn, S.A.Barnett, J.Appl.Phys. 72 (1992) 1805
- Da-Yung Wang, Chi-Lung Chang, Cheng-Hsun Hsu, Hua-Ni Lin Syntesis of (Ti, Zr) N hard coatings by unbalanced magnetron sputtering // Surface and Coatings Technology 130 (2000) pp. 64−68.
- R.L. Boxman, V.N. Zhitomirsky, I. Grimberg, L. Rapoport, S. Goldsmith Structure and hardness of vacuum arc deposited multi-component nitride coatings of Ti, Zr, and Nb // Surface and Coatings Technology 125 (2000) pp.257−262.
- K.A. Gruss, T. Zheleva, R.F. Davis, T.R. Watkins / Characterization of zirconium nitride coatings deposited by cathodic arc sputtering // Surface and Coatings Technology 107 (1998) pp.115−124.
- J. Musil, P. Karvankova, J. Kasl / Hard and super Zr-Ni-N nanocomposite films // Surface and Coatings Technology 139 (2001) pp. 101−109.
- M.H. Shiao, F.S. Shieu / A formation mechanism for the macroparticles in arc ion-plated TiN films // Thin Solid Films 386 (2001) pp. 27−31.
- A.Thobor, C. Rousselot, C. Clement, J. Takadoum, N. Martin, R. Sanjines, f. Levy Enhancement of mechanical properties of TiN/AIN multilayers bymodifying the number and the quality of interfaces // Surface and Coatings Technology 124 (2000) pp. 210−221.
- K.N. Andersen, E.J. Bienk, K.O. Schweitz, H. Reitz, J. Chevallier Deposition, microstructure and mechanical and tribological properties of magnetron sputtered TiN/TiAIN multilayers / Surface Coating and Technology, 123 (2000), pp. 219−226.
- T.S. Li, H. Li, F. Pan Microstructure and nanoidentation hardness of Ti/TiN multilayered films / Surface Coating and Technology, 137 (2001), pp. 225 229.
- C.J. Tavares, L. Rebouta, M. Andritschky, A. Cavaleiro Mechanical and surface analysis of Tio.4Alo.6N/Mo multilayers // / Vacuum, 60 (2001), pp. 339−346.
- M. Zlatanovic, I. Popovic and S. Zlatanovic / Structural, Mechanical and Optical Properties of TiN and (Ti, A1) N Coatings // Materials Science Forum vol. 352 (2000), pp. 35−42.
- D. Chocot, Y. Benarioua, J. Lesage Hardness measurements of Ti and TiC multilayers: a model // / Thin Solid Films, 359 (2000), pp. 228−235.
- S. Tixier, P. Boni, h. Van Swygenhoven Hardness enhancement of sputtered Ni3Al/Ni multilayers//Thin Solid films 342 (1999) pp. 188−193
- Betsofen S.Ya., Petrov L.M. The Texture & Macrostress for Cutting Tool PVD Proceedings of the International Conference on Texture and Anisotropy Polycrystals, Clausthal, Germany, September 22−25, 1997. Edited by R.A. Schwarzer, pp. 641- 647.
- The composite of nitrided steel of H13 and TiN coatings by plasma duplex treatment and the effect of pre-nitriding // Shengli Ma, Yanhuai Li, Kewei Xu / Surface and Coatings Technology (137), 2001, pp. 116−121.
- The metastable m phase layer on ion-nitrided austenitic stainless steels Part 2: crustal structure and observation of its two-directional orientational anisotropy // K. Marchev and et. al./ Surface and Coatings Technology (112), 1999, pp. 67−70.
- Tribological bechaviour of N or О — doped austenitic stainless steel magnetron sputter-deposited coatings // P. Gutier and et. al./ Surface and Coatings Technology (114), 1999, pp. 148−155.
- Coating and superplastic Ti-alloy substrates Ti and Ti-0 films by magnetron DC sputtering // T. Sonoda and et. al. /Thin Solid Films (386), 2001, pp. 227 232.
- Synthesis and properties of Ti02 thin films by plasma source ion implantation // Koumei Baba, Ruriko Hatada / Surface and Coatings Technology (136), 2001, pp. 241−243.
- Effect of rapid thermal annealing on Ti-AIN interfaces // Youxiang Wang, Xin Chen / Applied Surface Science (148), 1999, pp. 235−240.
- Thin film metallization for aluminum nitride // Yoshihiko Imanaka and et. al./ Key Engineering Materials Vols 181−182, 2000, pp. 129−132.
- Rafael R. Manory, Anthony J. Perry, Some effects of ion beam treatments on titanium nitride coatings of commercial quality// Surface and Coatings Technology 114 (1999) pp. 137−142.
- Y.Itoh, A. Itoh, H. Azuma, T. Hioki Improving the tribological properties of Ti-6A1−4V alloy by nitrogen-ion impantation // Surface and Coatings Technology 111,(1999) pp. 172−176.
- S.Rudenija, Duplex TiN coatings deposited by arc plating for increased corrosion resistance of stainless steel substrates// Surface and Coatings Technology 114 (1999) pp. 129−136.
- Б.Е. Патон, Б. И. Медовар, Г. М. Григоренко, К. Г. Григоренко Структура и свойства сплавов титана с азотом //МиТОМ N1,1992, сс.45−47.
- Структура и коррозия металлов и сплавов: Атлас, Справ. Изд. / Под ред. Ульянина Е. А. М.: Металлургия, 1989, 400с.
- Федирко В. М. Погрелюк И.М. Азотирование титана и его сплавов. Киев: Наук, думка, 1995, 220с.
- Х.Тж.Гольдшмидт Сплавы внедрения, вып.1, М., 1971, ст. 423.
- М.К. Hibbs, J.-E. Sundgren, B.O.Johansson, В.Е. Jacobson The microstructyre of reactively sputtered Ti-N films containing the Ti2N phase// Acta metall. 1985. Vol. 33. No.5. pp.797−803. (O.C.)
- Vykhodets V.B., Kurennykh Т.Е. and Fishman A.Ya., «Identification of Heterogeneous State and Trajectories of Interstitials in the Titanium-Oxygen system using Precise Diffusion Experimenst», «Defect and Diffusion Forum Vols», 1997 г., ст. 143−147
- Выходец В.Б., Куренных Т. Е., «Механизм атомных перескоков для кислорода в ct-Ti», ФММ, Т.78, № 3, 1994 г., 116−122
- Выходец В.Б., Клоцман С. М., Куренных Т. Е., «Температурная зависимость анизотропии коэффициентов диффузии кислорода в а-Ti», Доклад Академии наук СССР, Т.302, № 6, 1988 г.
- Выходец В.Б., Клоцман С. М., Куренных Т. Е., Jlepx П.В., Павлов В. А., «Диффузия кислорода в a-Ti. Исследование диффузии кислорода в твердых растворах систем Ti-О методом ядерных реакций», ФММ, Т.64, № 6, 1987 г.
- V.B.Vykhodets, Т.Е.Kurennykh, A.Ya.Fishman, «Identification of heterogeneous state and trajectories of interstitials in the titanium-oxygen system using diffusion experiment», Defect and Diffusion Forum Vols. 143−147(1997) pp.79−84
- Погрелюк И.Н., «К вопросу об интенсификации процесса азотирования титановых сплавов», журнал «Металловедение и термическая обработка металлов», № 6, 1999г., ст. 9−12
- Buchanan R.A., Rigney E.D., Williams J.M.: Ion implantation of surgical Ti6A14V for improved resistance to wear-accelerated corrosion. J. Biomed. Mater. Res.21: 355, 1987.
- Mekellop H. And Rostlunl N.: The wear behavior of ion-implanted Ti6A14V against HMWPE. J. Biomed. Mater. Res.24: 1413, 1990.
- B.A. Kehler, N.P. Baker et al. Tribological behaviour of high-density polyethylene in dry sliding contact with ion-implanted CoCrMo//Surface and Coatings Technology 114 (1999) 19−28.
- Y.Itoh, A. Itoh, H. Azuma, T. Hioki Improving the tribological properties of Ti-6A1−4V alloy by nitrogen-ion impantation // Surface and Coatings Technology 111,(1999) 172−176
- Петров JI.П., «Внутреннее азотирование жаропрочных сталей и сплавов», журнал «Металловедение и термическая обработка металлов», № 1,2001г., ст. 10−14
- Бецофен С.Я., Петров JI.M., Давыдова Г. С., Хикс У. «Исследование структуры поверхностных слоев сталей и титановых сплавов при воздействии ионных пучков.» Сб. «Научные труды МАТИ им. К.Э.Циолковского» вып.2(74), М.: Изд. ЛАТМЭС, 1999, с.68−72.
- Шашков Д.П., «Влияние азотирования на механические свойства и износостойкость титановых сплавов», журнал «Металловедение и термическая обработка металлов», № 6, 2001 г., ст. 20−24
- В.Н. Федирко, И. Н. Погрелюк, О. И. Яскив, Д. М. Завербный «Коррозионное поведение титановых сплавов с нитридными пленками в растворах соляной кислоты», Защита металлов, 1999, т.35, № 3, с.293−295.
- W.C Moller, S. Parascandola, Т. Telbizova et.al., «Surface processes and diffusion mechanisms of ion nitriding of stainless steel and aluminium», Surface and Coatings Technology 136 (2001) 73−79.
- J. Musil, J. Vlcek, М. ROzicka, «Recent progress in plasma nitriding», Vacuum 59(2000) 940−951.
- Y.Itoh, A. Itoh, H. Azuma, T. Hioki, «Improving the tribological properties of Ti-6A1−4V alloy by nitrogen-ion impantation», Surface and Coatings Technology 111,(1999) 172−176
- Ионная химико-термическая обработка сплавов. Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана., 1999, 398.
- Т.А.Панайоти, Г. В. Соловьев / Особенности формирования диффузионных слоевы при ионном азотировании а- и (а+Р) — титановых сплавов в интервале температур от 500 до 1000 °C, //МиТОМ N6, 1994, с. 8−12.
- W.Palmer Elemental analysis of thin films and surfaces// Short courses 3rd Internat.Symp. on Trends and New Applications in Thin Films. Strasbourg, France, 1991, pp.1−25.
- Бецофен С.Я., Петров JI.M. Прибор для неразрушающего определения, толщины покрытий. Тезисы докладов научно-технической конференции «Покрытия, упрочнение, очистка. Экологически безопасные технологии и оборудование», Москва, 1821 апреля 1995 г., с. 45.
- S.Y.Betsofen Film Thickness Measurements Make TiN Coatings Reliable// TECHNICAL INSIGHTS, INC. Advanced Coatings & Surface Technology/ Copyright, Sept 1996, pp.3−4.
- Бецофен С.Я., Петров Л. М., Лазарев Э. М., Коротков H.A. Структура и свойства ионно-плазменных TiN покрытий.// Изв. АН СССР. Металлы, 1990, N3, с. 158−165.
- С.М. Сарычев, А. И. Чернявский, Л. М. Петров, B.C. Спектор Оценка энергетического состояния поверхности методом измерения контактной разности потенциалов. // Научные труды МАТИ, в.5(77), 2004, с. 96−100.
- А.А.Ильин, С. Я. Бецофен, Л. М. Петров, А. Н. Луценко, С. М. Сарычев Исследование состояния поверхностных слоев никелевых сплавов после нанесения конденсационно-диффузионных покрытий. // Авиационная промышленность, 2003, № 2, с.39−42.
- С.М. Сарычев, Ю. В. Чернышева. Влияние состояния исходной поверхности на коррозионную стойкость азотированных образцов из сплава ВТ6. // XXXI Тезисы докладов Международной молодежной научной конференции. Гагаринские чтения. Москва 2005. с37−38.
- A.Thomas Microhardness measurement as a quality control technique forthin, hard coatings // Surface Engineering, 1987, v.3,№ 2, p. l 17.
- Бецофен С .Я. Исследование характеристик тонких керамических покрытий с помощью измерения микротвердости.// Изв. РАН, Металлы, 1993, N2, с. 181−186.
- H.A.Jehn, U. Kopacz Ultramikrohartemessungen an aufgestaubten hartstoffschichten // Proc. l 1th Plansee-Seminar, 1985, May 20−25, pp.1−19.
- G.J.Wolfe, C.J.Petrosky, D.T.Quinto The role of hard coatings in carbide milling tools // Vac. Sci.Technol. 1986, A4(6), p. 2747.
- S.Vuorinen, E. Niemy, A.S.Korhonen Microstructural study of TiN-coated threading taps // J.Vac.Sci.Technol.A3(6), 1985, p. 2445.
- A.T.Santhanam, D.T.Quinto, G.P.Grab Comparison of Steel Milling Performance of Carbide Inserts with MTCVD and PVD TiCN Coatings Proc. l3th Intern. Plansee Seminar'93, v.3, pp. 31−50.
- H. Randhawa / TiN-coated high-speed steel cutting tools // J.Vac.Sci.Technol.A4(6), 1986, pp.2755−2758.
- E. Posti / Coating thickness effects on the life of titanium nitride PVD coated tools // Materials & Manufacturing Processes, 1989, 4(2), pp. 239 252.
- J.P. Tu, L.P. Zhu, H.X. Zhao / Slurry erosion characteristics of TiN coatings on a-Ti and plasma-nitrided Ti alloy substrates // Surface and Coatings Technology 122 (1999) pp. 176−182.
- H.G. Prengel and et. al. / A new class of high performance PVD coatings for carbide cutting tools // Surface and Coatings Technology 139 (2001) pp. 2534.
- С. Ernsberger, J. Nickerson and T. Smith / Low temperature oxidation behavior of sputtered TiN by X-ray photoelectron spectroscopy and contact resistance measurements // J.Vac.Sci.Technol.A4(6), 1986, pp.2784−2788.
- D.S.Rikerby Internal stress and adherence of titanium nitride coatings // J.Vac. Sci. Technol. 1986, NA4, p.2809.
- D.C.Rikerby, B.A.Bellamy, A.M.Jones Internal stress and microstructure of titanium nitride coatings // Surface Eng., 1987, v.3, № 2, p. 138.
- L.Chollet, H. Boving, H.E.Hintermann Residual stress measurements of refractory coatings as a nondestructive evaluation // J.Mater. for Energy Systems, 1985, v.6, № 4, p. 293
- A J. Perry, L. Chollet States of residual stress both in films and in their substrates //J. Vac. Sci.Technol. 1986, A4(6), P. 2801.
- H.Suzuki, H. Matsubara, A. Matsuo, K. Shibuki The residual compressive stresses in ion plated Ti (C, N) coatings on carbide alloys // J.Jap.Inst.of Metals, 1985, v.49, № 9, p.773.
- A.J.Perry Tempering effects in ion-plated TiN films: texture, residual stress, adhesion and color//Thin solid films, № 146, p. 165.
- L.Chollet, A.J.Perry The stress in ion-plated HfN and TiN coatings // 176, Thin solid films, № 123,p.223.
- H.Dolle The influence of multiaxial stress states, stress gradients and elastic anisotropy on the evaluation of (residual) stresses by X-rays // J.Appl.Cryst., 1979, v.12, p. 489.
- H.Dolle, J.B.Cohen Evaluation of (residual) stresses in textured cubic metals // Metallurgical Trans. A, 1980, v. l 1 A, p. 831.
- Бецофен С.Я., Петров JI.А. Особенности рентгеновского измерения остаточных напряжений в TiN топких покрытиях.// Изв. АН СССР. Металлы, 1991, N1, с. 179−185.
- S.Ya.Betsofen. Refractory Metals & Hard Materials, v.14, (1996) 1−3, pp.213−221.
- Betsofen S. Ya., Specificity of residual stress measurements in TiN coatings. Proceedings of 3rd International Symposium on Trends and New Applications in Thin Films, November 1991, Strasbourg, France, pp. 153−157.
- S. Inoue, T. Ohba, H. Takata, K. Koterazava Effect of partial pressure on the internal stress and crystallographic structure of r.f. reactive sputtered TiN films// Thin Solid Films 343−344 (1999) pp. 230−233.
- L. Karlsson, L. Hultman, J. -E. Sundgren Influence of residual stresses on the mechenicals properties of TiCxNix (x=0, 0.15, 0.45) thin films deposited by arc evaporation // Thin Solid Films, 371 (2000) pp. 167 177.
- F. Arrando, J. Bassas, X. Alcobe and J. Esteve / Residual stress in Ti (C, N) coatings on HSS substrate // Materials Science Forum vols. 228 231 (1996), pp. 317−322.
- V.Valvoda, R. Cherny, R. Kuzel, M. Blomberg, M. Merisalo Structure of thin film grains in dependence on their crystallographic orientation. Materials Sci. Forum Vols. 79−82 (1991) pp.903−908.
- Saerens, P. Van Houtte, B. Meert and C. Quaeyhaegens Assesment of different X-ray stress measuring techniques for thin titanium nitride coatings//J. Appl. Cryst.(2000) 33, pp. 312−322.
- Васильев, B.B. Трофимов Современное состояние рентгеновского способа измерения макронапряжений (Обзор)// Зав. лаб. 1984, т.50, № 7, с. 20−29.
- Betsofen S. Ya., Specificity of residual stress measurements in (TiN coatings. Proceedings of 3rd International Symposium on Trends and New Applications in Thin Films, November 1991, Strasbourg, France, pp. 153−157.
- Ильин A.A., Бецофен С. Я., Скворцова C.B., Петров Л. М., Банных И. О. «Структурные аспекты ионного азотирования титановых сплавов». Металлы, 2002, № 3, 6−15.
- Лахтин Ю.М. «Современное состояние процесса азотирования» МиТОМ N7,1993 г.ст.6−11.
- Лахтин Ю.М., Коган Я. Д., Шпис Г. И., Бемер З. М. «Теория и технология азотирования», М., Металлургия, 1991, с. 319.
- К. Shinozuka, M. Susa, T. Maruyama, К. Nagata Nitrogen diffusion in 5-TiN and a-Ti (N) at high pressures// Defect and Diffusion Forum Vols., 143−147(1997) pp.1237−1242.
- Бецофен С.Я., Ильин A.A., Скворцова C.B., Филатов A.A., Дзунович Д.А Закономерности формирования текстуры и анизотропии механических свойств в листах титановых сплавов. Металлы, 2005, № 2, с. 54−62.
- Бецофен С.Я., Петров Л. М., Давыдова Г. С., Хикс У. «Исследование структуры поверхностных слоев сталей и титановых сплавов при воздействии ионных пучков.» Сб. «Научные труды МАТИ им. К.Э.Циолковского» вып.2(74), М.: Изд. ЛАТМЭС, 1999, с.68−72.
- Бецофен С.Я., Смыслов A.M., Банных И. О. «Исследование химического, фазового состава и текстуры в многослойных TiN/Ti/./TiN ионно-вакуумных покрытиях на сплаве ВТ6», Труды конференции молодых специалистов ИМЕТ РАН, 2005, с. 61−63.
- Банных И.О., Сарычев С. М. «Исследование структурных особенностей многокомпонентных ионно-вакуумных покрытий». Научные труды международной конференции «XXXI1 Гагаринские чтения», М., 2006, том 1, с. 9