Study of structure and physicochemical and mechanical properties in low-carbon steel after cyclic loading

It has been determined by Auger-analysis method, roentgenofluorescence method, and the diffraction analysis that dark spots which appear in the examined steel under cyclic loading are new phases.У статті представлені результати отримані за допомогою оже-електронної спектроскопії (AES), дифракція рентгенівських променів (XRD), атомно-силової мікроскопії (AFM), рентгенофлюоресцентного аналізу, растрової і оптичної мікроскопії по дослідженню зразків СТ 3. Після циклічного навантаження показаний зв’язок між втомними характеристиками і физико-хімічними і механічними властивостями.В статье представлены результаты полученные с помощью оже-электронной спектроскопии (AES), дифракция рентгеновских лучей (XRD), атомно-силовой микроскопии (AFM), рентгенофлюоресцентного анализа, растровой и оптической микроскопии по исследованию образцов СТ 3. После циклической нагрузки показана связь между усталостными характеристиками и физико-химическими и механическими свойствами

Arc-Evaporated Nanoscale Multilayer Nitride-Based Coatings for Protection Against Wear, Corrosion, and Oxidation

The studies of the structure and properties of nanoscale multilayer coatings based on the nitrides of refractory metals are summarized in a brief review. By the example of TiN/MoN, TiN/ZrN, CrN/MoN, and more complex (multilayer) (TiZrNbTaHf)N/WN:(TiZrNbTaHf)N/MoN obtained by vacuum-arc deposi-tion of cathode, the dependences of their hardness, wear resistance, friction, corrosion, and oxidation on conditions of the deposition and layers’ thickness are investigated and analysed. The regularities of the structure and behaviour properties of such nanoscale multilayer coatings depending on the size of nanograins, textures, and stresses arising in these coatings are described.В кратком обзоре обобщены результаты исследований структуры и свойств наномасштабных многослойных покрытий нитридов тугоплавких металлов. На примере TiN/MoN-, TiN/ZrN-, CrN/MoN- и более сложных (многослойных) (TiZrNbTaHf)N/WN:(TiZrNbTaHf)N/MoN-покрытий, полученных методом вакуумно-дугового осаждения катода, исследованы и проанализированы зависимости их твёрдости, износостойкости, трения, коррозии и окисления от условий осаждения и толщины слоёв. Отмечены закономерности структуры и свойств поведения таких наномасштабных многослойных покрытий от размера нанозёрен, текстуры и напряжений, возникающих в этих покрытиях.У короткому огляді узагальнено результати досліджень структури та влас-тивостей наномасштабних багатошарових покриттів нітридів тяжкотоп-ких металів. На прикладі TiN/MoN-, TiN/ZrN-, CrN/MoN- та більш склад-них (багатошарових) (TiZrNbTaHf)N/WN:(TiZrNbTaHf)N/MoN-покриттів, одержаних методою вакуумно-дугового осадження катоду, досліджено та проаналізовано залежності їх твердости, зносостійкости, тертя, корозії й окиснення від умов осадження та товщини шарів. Відмічено закономірнос-ті структури та властивостей поведінки даних наномасштабних багатоша-рових покриттів від розміру нанозерен, текстури та напруг, що виникають у цих покриттях

Influence of hydrogen implantation and oxidation on air on the structure and mechanical properties of nickel based coating PG-19-01

Influence of oxidation on air and hydrogen implantation on the structure and mechanical properties of nickel based coating PG-19N-01 deposited on iron and stainless steel C0.12Cr18Ni10Ti substrate and also of iron with plasma treatment of surface were studied. It is shown, that implantation by protons with energy from 0.6 to 1.6 MeV up to doze 3•10^18 proton/cm^2 lead to insignificant changes of structure and strength properties of PG-19N-01 coating. In the samples oxidized on air at temperatures 500 °С, 700 °С and 900 °С during three hours increase in microhardness and strength of the material at mechanical tests on static bend is observed.Вивчено вплив окислювання на повітрі й імплантації водню на структуру й механічні властивості нікелевих покриттів PG-19N-01, нанесених на залізну підкладинку та з нержавіючої сталі 30.12Cr18Ni10Ti підкдадинки, а також заліза із плазмовою обробкою поверхні. Показано, що імплантація протонами з енергією від 0,6 до 1,6 МеВ з дозою 3•10^18 протон/см^2 приводить до незначних змін структури й міцності характеристик покриття PG-19N-01. У зразках, окислених на повітрі при температурах 500 °С, 700 °С и 900 °С у плині 3-х годин спостерігалося збільшення мікротвердості й зміцнення матеріалу при механічних випробуваннях на статичний вигин.Изучено влияние окисления на воздухе и имплантации водорода на структуру и механические свойства никелевых покрытий PG-19N-01, нанесенных на железную подложку и из нержавеющей стали С0.12Cr18Ni10Ti подложки, а также железа с плазменной обработкой поверхности. Показано, что имплантация протонами с энергией от 0,6 до 1,6 МэВ с дозой 3•10^18 протон/см^2 приводит к незначительным изменениям структуры и прочностных характеристик покрытия PG-19N-01. В образцах, окисленных на воздухе при температурах 500 °С, 700 °С и 900 °С в течении 3-х часов наблюдалось увеличение микротвердости и упрочнения материала при механических испытаниях на статический изгиб

Properties of superhard nanostructured coatings Ti-Hf-Si-N

New superhard coatings based on Ti-Hf-Si-N featuring high physical and mechanical properties were fabricated. We employed a vacuum-arc source with HF stimulation and a cathode sintered from Ti-Hf-Si. Nitrides were fabricated using atomic nitrogen (N) or a mixture of Ar/N, which were leaked-in a chamber at various pressures and applied to a substrate potentials. RBS, SIMS, GT-MS, SEM with EDXS, XRD, and nanoindentation were employed as analyzing methods of chemical and phase composition of thin films. We also tested tribological and corrosion properties. The resulting coating was a two-phase, nanostructured nc-(Ti, Hf)N and α-Si3N4. Sizes of substitution solid solution nanograins changed from 3.8 to 6.5 nm, and an interface thickness surrounding α-Si3N4 varied from 1.2 to 1.8 nm. Coatings hardness, which was measured by nanoindentation was from 42.7 GPa to 48.6 GPa, and an elastic modulus was E = (450 to 515) GPa. The films stoichiometry was defined for various deposition conditions. It was found that in samples with superhard coatings of 42.7 to 48.6GPa hardness and lower roughness in comparison with other series of samples, friction coefficient was equal to 0.2, and its value did not change over all depth (thickness) of coatings. A film adhesion to a substrate was essentially high and reached 25MPa. В работе получены новые сверхтвердые покрытия на основе Ti-Hf-Si-N с высокими физико-механическими свойствами. В процессе синтеза методом вакуумно-дугового осаждения с применением ВЧ напряжения распылялся цельнолитой катод Ti-Hf-Si. Нитриды формировались в среде атомарного азота (N) или в смеси Ar/N, которые напускались в камеру при различных давлениях. Химический и фазовый составы тонких пленок анализировался методами RBS, SIMS, GT-MS, SEM с EDXS, РСА, а твердость определялась наноиндентированием. Исследовались трибологические и коррозионные свойства покрытий. Полученные покрытия являются двухфазными наноструктурированными nс-(Ti, Hf)N и α-Si3N4. Размеры нанозерен твердого раствора варьировались от 3,8 до 6,5 нм, а толщина окружающей оболочки α-Si3N4 менялась от 1,2 до 1,8 нм. Твердость покрытий H составляла 42,7 48,6 ГПа, а модуль упругости Е принимал значения от 450 ГПа до 515 ГПа. Определена стехиометрия пленок при различных условиях осаждения. Установлено, что в образцах сверхтвердых покрытий с твердостью 42,7 48.6 ГПа наблюдалась более низкая шероховатость по сравнению с другими образцами, коэффициент трения составлял 0,2, и его значение не изменялось по всей глубине (толщине) покрытия. Адгезия пленки к подложке достигла 25 МПа. У роботі отримані нові надтверді покриття на основі Ti-Hf-Sі-N з високими фізико-механічними властивостями. У процесі синтезу методом вакуумно-дугового осадження із застосуванням ВЧ напруги розпорошувався суцільнолитий катод Tі-Hf-Sі. Нітриди формувалися у середовищі атомарного азоту (N) або у суміші Ar/N, які напускалися у камеру при різних тисках. Хімічний і фазовий склади тонких плівок аналізувалися методами RBS, SІMS, GT-MS, SEM з EDXS, РСА, а твердість визначалася наноіндентуванням. Досліджувалися трибологічні та корозійні властивості покриттів. Отримані покриття є двофазними наноструктурованими nс-(Tі, Hf)N і -Sі3N4. Розміри нанозерен твердого розчину варіювалися від 3,8 до 6,5 нм, а товщина навколишньої оболонки -Sі3N4 змінювалася від 1,2 до 1,8 нм. Твердість покриттів H становила 42,7 48,6 ГПа, а модуль пружності Е приймав значення від 450 ГПа до 515 ГПа. Визначено стехіометрію плівок при різних умовах осадження. Встановлено, що у зразках надтвердих покриттів із твердістю 42,7 48.6 ГПа спостерігалася нижча шорсткість у порівнянні з іншими зразками, коефіцієнт тертя становив 0,2, і його значення не змінювалося за глибиною (товщиною) покриття. Адгезія плівки до підкладки досягла 25 МПа

Comparison of radiation damage and mechanical and tribological properties of α-Fe exposed to intense pulsed electron and ion beams

Using RBS, SIMS, AES, TEM and SEM techniques, formation of different point and linear defects has been found in iron as a result of intense-pulsed ion beam (IPIB) treatment. The close correlation between the average scalar dislocation density with microhardness magnitude has been proved both in near-surface layers and at great depths. The comparable analysis of structure-phase damage after IPIB and intense-pulsed electron beam (IPEB) irradiation is interesting for an explanation of different modified properties and in industrial application of such treatments