Применение метода наноиндентирования для исследования механических свойств cверхтвёрдых покрытий на основе нитрида титана

Abstract

В данной работе исследованы механические свойства массивного нитрида титана и многокомпонентных покрытий (TiAl)N, (TiAlMg)N, (TiAlMo)N методом наноиндентирования. Показано, что нанотвердость массивного нитрида титана составляет 29,5 ГПа, покрытий (TiAl)N –34 – 38 ГПа, (Ti₀,₈₈Al₀,₀₆Mg₀,₀₆)N достигает 45 ГПа и (Ti₀,₉₂Al₀,₀₇Mo₀,₀₁)N – 47-50ГПа. Выдержка на воздухе в течение 70 дней приводит к незначительному снижению твердости покрытий. Данные покрытия обладают высокой термической стабильностью и сохраняют высокие значения твердости после вакуумного отжига в течение 3 часов при температурах 1000 °C для (TiAl)N, (TiAlMg)N и при 1200 °C для (TiAlMo)N.

В роботі були досліджені механічні властивості масивного нітриду титана та багатокомпонентних покриттів (TiAl)N, (TiAlMg)N, (TiAlMo)N методом наноіндентування. Показано, що нанотвердість масивного нітриду титана складає 29,5 ГПа, покриттів (TiAl)N – 34-38ГПа, (Ti₀,₈₈Al₀,₀₆Mg₀,₀₆)N дорівнює 45 ГПа та (Ti₀,₉₂Al₀,₀₇Mo₀,₀₁)N – 47 – 50 ГПа. Витримка у повітрі на протязі 70 діб призводить до незначного зниження твердості покриттів. Ці покриття мають високу термічну стабільність та зберігають високі значення твердості після вакуумного відпалу на протязі 3 годин при температурах 1000 C для (TiAl)N, (TiAlMg)N та при 1200 °C для (TiAlMo)N.

In the given work mechanical properties of bulk titanium nitride and multicomponent coatings (TiAl)N, (TiAlMg)N, (TiAlMo)N by a nanoindentation method are investigated. It is shown that nanohardness of bulk titanium nitride makes 29,5 GPa, coatings (TiAl)N – 34 – 38 GPa, (Ti₀,₈₈Al₀,₀₆Mg₀,₀₆)N reaches 45 GPa and (Ti₀,₉₂Al₀,₀₇Mo₀,₀₁)N – 47 – 50 GPa. The endurance on air within 70 days leads to insignificant decrease in hardness of coatings. The given coatings possess high thermal stability and keep high values of hardness after vacuum annealing within 3 hours at temperatures 1000 °C for (TiAl)N, (TiAlMg)N and at 1200 °C for (TiAlMo)N.