Cechy strukturalne i właściwości trybo-mechaniczne powłok nanokompozytowych TiAlBSiN
Loading...
Date
2017
Authors
Advisor
Editor
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Title alternative
Structural features and tribo-mechanical properties of TiAlBSiN nanocomposite coatings
Abstract
W pracy doktorskiej przedstawiono wyniki badań dotyczące struktury i właściwości fizycznych pokryć opartych na TiAlSiBN o strukturze amorficznej i nanokompozytowej mikrostrukturze gradientowej. Gradientowe pokrycia TiAlBSiN były wytwarzane poprzez użycie reaktywnego/niereaktywnego magnetronowego rozpylania z targetu kompozytowego AlN-TiB2-TiSi2. Badania wykazały, iż wytworzona gradientowa powłoka złożona byłą z dwóch warstw o różnej mikrostrukturze i składzie pierwiastkowym. Obie warstwy składały się głównie z krystalicznych faz fcc-(Ti,Al)(N,O,B) i hcp-(Al,Ti)(N,O) otoczonych amorficzną fazą. Górna warstwa o grubości około 220 nm złożona była z drobnych krystalitów o wymiarach w przedziale 15-40 nm. Dolna warstwa została uformowana przez niejednorodnie rozłożone nanokryształy o wymiarach około 5-40 nm. Badania mechaniczne i trybologiczne wskazały na dobre właściwości elastyczne oraz względnie wysoką odporność na ścieranie wytworzonych materiałów.
Amorficzne pokrycia TiAlBSiN były wytwarzane z wykorzystaniem metody niereaktywnego rozpylania magnetronowego z kompozytowego targetu AlN–TiB2–TiSi2. Badana amorficzna powłoka TiAlBSiN bogata w Al wykazała lepszą stabilność termiczną w środowisku utleniającym niż powłoki oparte na TiAlBSiN opisane wcześnie w literaturze. Amorficzne pokrycia TiAlBSiN wykazują również obiecujące właściwości trybologiczne w mikroskali.
This thesis explores structural features and physical properties of the TiAlSiBN-based coatings with the amorphous structure and gradient nanocomposite microstructure. The gradient TiAlBSiN coating is deposited by means of reactive/non-reactive magnetron sputtering of the composite target AlN–TiB2 –TiSi2. The study reveals that the gradient coating is composed of two layers with the different microstructure and elemental composition. Both layers are based on the crystalline fcc-(Ti, Al)(N,O,B) and hcp-(Al, Ti) (N,O) phases which are encapsulated in a mixed amorphous phase. The top layer of about 220 nm in thickness was composed of fine crystallites with dimensions in the range of 15-40 nm. The bottom layer was formed by non-uniformly distributed nanocrystals of about 5-40 nm. The study of the mechanical and tribological properties reveals the promising elastic properties and relatively high wear resistance of the gradient coating. The amorphous TiAlBSiN coating is deposited by means of non-reactive magnetron sputtering of the composite target AlN–TiB2 –TiSi2 . The studied Al-rich amorphous TiAlBSiN coating showed relatively better thermal stability in oxidative environment in comparison to the TiAlBSiN-based coatings reported in the literature previously. The micro-scale tribological measurements of TiAlBSiN amorphous coating showed very promising tribological characteristics.
This thesis explores structural features and physical properties of the TiAlSiBN-based coatings with the amorphous structure and gradient nanocomposite microstructure. The gradient TiAlBSiN coating is deposited by means of reactive/non-reactive magnetron sputtering of the composite target AlN–TiB2 –TiSi2. The study reveals that the gradient coating is composed of two layers with the different microstructure and elemental composition. Both layers are based on the crystalline fcc-(Ti, Al)(N,O,B) and hcp-(Al, Ti) (N,O) phases which are encapsulated in a mixed amorphous phase. The top layer of about 220 nm in thickness was composed of fine crystallites with dimensions in the range of 15-40 nm. The bottom layer was formed by non-uniformly distributed nanocrystals of about 5-40 nm. The study of the mechanical and tribological properties reveals the promising elastic properties and relatively high wear resistance of the gradient coating. The amorphous TiAlBSiN coating is deposited by means of non-reactive magnetron sputtering of the composite target AlN–TiB2 –TiSi2 . The studied Al-rich amorphous TiAlBSiN coating showed relatively better thermal stability in oxidative environment in comparison to the TiAlBSiN-based coatings reported in the literature previously. The micro-scale tribological measurements of TiAlBSiN amorphous coating showed very promising tribological characteristics.
Description
Wydział Fizyki
Sponsor
Keywords
nanokompozyt, nanocomposite, właściwości mechaniczne, mechanical properties, powłoki zabezpieczające, protective coatings, mikrostruktura, microstructure, amorficzne pokrycie, amorphous coating