Состав тонких покрытий

Состав тонких покрытий

Химические соединения:
Нитриды
Карбиды
оксиды

TiN

ZrN

(Cr,Ti)N

(Al,Ti)N

Нанослойные покрытия

Ti/Al (а) – толщина слоев 500 нм (б) – толщина

Объемные нс-покрытия

Объемные нс- покрытия состоят из несмешиваемых фаз (или фаз с ограниченной

Методы исследования структуры тонких покрытий

Толщина тонких покрытий

Изломы
Шар-шлиф (при h>1,5÷2мкм)
Шлифы (использование
ионных пучков)

Использование техники сфокусированного ионного травления (FIB)

Поверхность
покрытия TiN

Участок поверхности объекта,

Микроструктура покрытий

Растровая электронная микроскопия (РЭМ)

Механизмы локализованной деформации многокомпонентных нс- тонких пленок

Гомогенная деформация

Негомогенная деформация с

1 nm

Ti-Al-B-N

Пример нс- пленки в системе Ti-Al-B-N

Ti-Al-B-N

ПЭМ

ПЭМ

Механизм роста нс- пленок на примере Ti-Si-N

(1)

(2)

(3)

b

Поперечное сечение указывает на

Спектроскопия поверхности

Микрорентгеноспектральный анализ (hин=1÷3 мкм);
Оже-спектроскопия, масс-спектроскопия вторичных ионов (hин= несколько нм);
Фотоэлектронная

Фотоэлектронная спектроскопия

Зондовая сканирующая микроскопия

Разрешение 0,5-1 нм

Зондовая сканирующая микроскопия

Изучение механических и функциональных свойств тонких покрытий

Измерение нанотвердости

Изучение трибологических
свойств

Изучение стойкости к

Профилометрия поверхности

Наноидентирование определение твердости, модуля упругости и упругого восстановления

Зависимость модуля упругости нс- пленок Ti-C-Ca-P-O-N разной толщины на подложке из

Зависимости твердости (Н), модуля упругости (Е) и упругого восстановления (R) нс-покрытия Ti-C-Ca-P-O-N (h= 1,8

Нанослойные покрытия Ti/Al (а) – толщина слоев 500 нм (б) –

Нанослойные покрытия Ti/Al с различной толщиной слоя на подложках из плавленого

Измерение адгезии покрытий. Скратч- тестирование

Определение критической нагрузки

Исследование царапины для определения критической нагрузки Lc

Увеличение

Определение критической нагрузки одновременно четырьмя методами

Межплоскостное расщепление (адгезионное разрушение)

Образование вытянутых трещин (когезионное разрушение)

Разрушение пленок

Скратч-тестирование нанослойных покрытий Ti/Al с толщиной слоя менее 50 нм на

Измерение коэффициента трения и приведенного износа

Зависимость коэффициента трения от величины пробега для нанослойных покрытий Ti/Al на

Определение износа

Другие функциональные свойства
нс- покрытий

Режущие свойства инструмента с нс- покрытиями

Стойкость инструмента с нс- покрытиями

Замещение дефекта кости черепа титановым имплантатом

Исследования in vivo с использованием

Покрытие

Интенсивная пластическая деформация

Кручение под квазигидростатическим давлением;
Равноканальное угловое прессование (РКУП);
Всесторонняя ковка

Равноканальное
Угловое прессование

Кручение
под квазигидростатическим
давлением

Производство медицинских имплантатов из объемных наноструктурных материалов
Повышение прочности нелегированного титана позволит