Nb–Al–N thin films: Structural transition from nanocrystalline solid solution nc-(Nb,Al)N into nanocomposite nc-(Nb, Al)N/a–AlN

Structures and mechanical properties of thin films of the Nb–Al–N system produced by magnetron sputtering of targets from niobium and aluminum in the Ar–N2 atmosphere have been studied. It has been shown that as the aluminum concentration increases, the structure of a thin film transforms from the nanocrystalline into the nanocomposite one, which consists of nanocrystallites of solid solutions in a matrix of amorphous aluminum nitride. Hardness, elastic modulus, and yield strength of Nb–Al–N thin films have been studied by nanoindentation in the mode of continuous control of the contact stiffness. It has been found that the transition of the structures of Nb–Al–N thin films from the nanocrystalline to the nanocomposite structures results in an increase of hardness and decrease of elastic modulus due to the for mation of a thin amorphous interlayer between grains of nanocrystallites. A high hardness to elastic modulus ratio of Nb–Al–N nanocomposite thin films indicates that the films are a promising material for wear resistant coatings.

Nb–Al–N thin films: Structural transition from nanocrystalline solid solution nc-(Nb,Al)N into nanocomposite nc-(Nb, Al)N/a–AlN

Structures and mechanical properties of thin films of the Nb–Al–N system produced by magnetron sputtering of targets from niobium and aluminum in the Ar–N2 atmosphere have been studied. It has been shown that as the aluminum concentration increases, the structure of a thin film transforms from the nanocrystalline into the nanocomposite one, which consists of nanocrystallites of solid solutions in a matrix of amorphous aluminum nitride. Hardness, elastic modulus, and yield strength of Nb–Al–N thin films have been studied by nanoindentation in the mode of continuous control of the contact stiffness. It has been found that the transition of the structures of Nb–Al–N thin films from the nanocrystalline to the nanocomposite structures results in an increase of hardness and decrease of elastic modulus due to the for mation of a thin amorphous interlayer between grains of nanocrystallites. A high hardness to elastic modulus ratio of Nb–Al–N nanocomposite thin films indicates that the films are a promising material for wear resistant coatings.

Nanocomposite Nb-Al-N coatings: Experimental and theoretical principles of phase transformations

Phase transformations of Al doped NbN nanocomposite coatings are studied in detail focusing on their microstructural evolution and phase composition. Several techniques such as XRD, SEM, HR-TEM, Nanoindentation and molecular dynamics simulation are employed in order to understand the phase evolution of the Nb-Al-N system. The nanocomposite structures were formed in the coatings, the roughness of the coatings decreased with increasing the Al concentration due to decreasing grain size. First-principles investigation of Nb-Al-N solid solutions was carried out to interpret film properties. It was found, that for small Al fractions, the solid solutions will form in agreement with our experimental results. The spinodal decomposition of Nb-Al-N solid solutions is supposed to be responsible for the formation of the nanocomosite structure observed in the deposited Nb-Al-N films

Технологічні основи синтезу наноструктурних нанокомпозитних та багатошарових покриттів тугоплавких сполук для застосування у машинобудуванні

Встановлення основних закономірностей формування складу та структури нанокомпозитних покриттів з прогнозованими функціональними властивостями, розробка технологічних рекомендацій до практичного застосування даних покриттів, дослідження процесів реактивного іонно-плазмового синтезу нанокомпозиційних структур та розробка технологій синтезу функціональних покриттів для потреб машинобудування

Розробка перспективних наноструктурних багатошарових покриттів з покращеними фізико-механічними та трибологічними властивостями

Мета дослідження полягає в розробці технологій отримання перспективних наноструктурних багатошарових покриттів з покращеними трибологічними та фізико-механічними властивостями, а також встановлення основних закономірностей, створення моделей та розвиток фізичних уявлень про процеси, що обумовлюють формування складу, структури, функціональних властивостей багатошарових наноструктурних покриттів. Завданням проекту є дослідження впливу параметрів осадження, товщини та складу бішарів на властивості покриттів, а також розробка технологічних рекомендацій до практичного застосування даних покриттів

Розробка перспективних наноструктурних багатошарових покриттів з покращеними фізико-механічними та трибологічними властивостями

Мета дослідження полягає в розробці технологій отримання перспективних наноструктурних багатошарових покриттів з покращеними трибологічними та фізико-механічними властивостями, а також встановлення основних закономірностей, створення моделей та розвиток фізичних уявлень про процеси, що обумовлюють формування складу, структури, функціональних властивостей багатошарових наноструктурних покриттів. Завданням проекту є дослідження впливу параметрів осадження, товщини та складу бішарів на властивості покриттів, а також розробка технологічних рекомендацій до практичного застосування даних покриттів

Розробка перспективних наноструктурних багатошарових покриттів з покращеними фізико-механічними та трибологічними властивостями

В даній роботі виконано нанесення багатошарових покриттів MoN/CrN на сталеві підкладки методом вакуумно-дугового випаровування при різних умовах осадження. Проведено первинні дослідження структурного стану та фазового складу отриманих покриттів. Встановлено, що зміна потенціалу зміщення, що подається на підкладку від -20 до -150 V призводить до появи у покриттях різних структур: від кубічної (типу NaCl) до утворення твердого розчину. Також це призводить до формування в шарах покриттів переважаючої текстури з віссю [100]. Аналіз поперечних перерізів покриттів свідчить про гарну якість отриманих покриттів, що виражається в чіткій планарності шарів та їх відокремленню один від одного. Зменшення товщин біслоїв MoN та CrN, і перехід цього показника до нанометрового масштабу (порядка 35 nm) призводить до суттєвого зростання нанотвердості від 15 до 30 GPa

Розробка перспективних наноструктурних багатошарових покриттів з покращеними фізико-механічними та трибологічними властивостями

В даній роботі виконано нанесення багатошарових покриттів MoN/CrN на сталеві підкладки методом вакуумно-дугового випаровування при різних умовах осадження. Проведено первинні дослідження структурного стану та фазового складу отриманих покриттів. Встановлено, що зміна потенціалу зміщення, що подається на підкладку від -20 до -150 V призводить до появи у покриттях різних структур: від кубічної (типу NaCl) до утворення твердого розчину. Також це призводить до формування в шарах покриттів переважаючої текстури з віссю [100]. Аналіз поперечних перерізів покриттів свідчить про гарну якість отриманих покриттів, що виражається в чіткій планарності шарів та їх відокремленню один від одного. Зменшення товщин біслоїв MoN та CrN, і перехід цього показника до нанометрового масштабу (порядка 35 nm) призводить до суттєвого зростання нанотвердості від 15 до 30 GPa

Multilayer and high-entropy alloy-based protective coatings for solving the issue of critical raw materials in the aerospace industry

Aerospace is an actively developing industry that continuously requires the implementation of modern technologies. The rapid growth in new vehicle production demands much support. Hence, the problem of resources with complicated supply and distribution is always of current interest. These critical raw materials (CRMs) are involved in almost all areas of aerospace manufacturing and service. An efficient and profitable solution to the problem of critical materials can be found in protective coatings, especially in such advanced concepts as multilayer and high-entropy alloy (HEA)-based coatings. In this paper, we study both ways of manufacturing effective coatings. We have shown that multilayer CrN/MoN coatings with exceptional toughness and hardness could find promising applications in the aerospace industry. The developed strategy for the novel materials screening based on the prediction of their properties has been demonstrated on the example of the refractory HEA-based coatings. A brief state of the art of the EU critical raw materials and their place in the aerospace/defence industry has been given

Одержання багатошарових нітридних покриттів на основі нітридів високоентропійних сплавів при різних умовах осадження

Об’єкт дослідження – Фазовий та елементний склад, мікроструктура, теплові та механічні властивості багатошарових покриттів на основі нітридів високоентропійних сплавів. Мета роботи – Встановлення взаємозв’язку між елементним, фазовим і напружено-деформованим станом та термічною стабільністю, механічними і трибологічними властивостями наноструктурних захисних мультишарових покриттів на основі нітридів високоентропійних сплавів, та впливу на них технологічних параметрів осадження, а саме тиску робочого газу та потенціалу зсуву підкладки