A study of the effect of deposition conditions on the phase-structural state of ion-plasma WC – TiC coatings

Abstract

Наведено дослiдження впливу термiчного i радiацiйного чинникiв на елементний склад i фазово-структурний стан iонно-плазмових конденсатiв WC-TiC квазiбiнарних системи. В якостi термiчного фактора в роботi використовувалася рiзна температура пiдкладки при осадженнi та температура високотемпературних вiдпалов покриттiв пiсля їх осадження. Вплив радiацiйного фактора змiнювалося шляхом подачi рiзного за величиною негативного потенцiалу змiщення на пiдкладку в процесi осадження покриття. Встановлено, що зi змiною температури пiдкладки при осадженнi (в iнтервалi температур 80-950 °C) вiдбувається змiна в елементному складi покриття. Зi збiльшенням температури осадження пiдвищується вiдносний вмiст важких металевих атомiв W i зменшується вiдносний вмiст атомiв Ti i С. На фазово-структурному рiвнi це призводить до змiни вiд однофазного стану ((W, Ti) C пересичений твердий розчин при температурi осадження менше за 700 °C) до двофазного ((W, Ti) C i α-W 2 C фази при температурi осадження бiльш за 700 °C). Використання високотемпературних вiдпалов покриттiв пiсля їх формування показало порiвняно низьку ефективнiсть активацiї розпаду. При температурi вiдпалу 800 °C помiтної змiни фазово-структурного стану не спостерiгається, а при найбiльш високiй температурi 1000 °C i витримцi протягом 2-х годин вмiст α-W 2 C фази вiдносно мале i не перевищує 15 об %. Подача потенцiалу зсуву стимулює утворення двухфазного стану з (W, Ti) C i α-W 2 C фаз з нанометровим розмiром кристалiтiв. Зi збiльшенням потенцiалу зcуву вiд-50 В до-115 В середнiй розмiр кристалiтiв зменшується вiд 4.5 нм до 3.8 нм. Використання в роботi методiв структурної iнженерiї для створення двофазних матерiалiв на основi квазiбiнарної WC-TiC системи є основою для пiдвищення мiцностi i трiщиностiйкостi покриттiв таких систем Ключовi слова: квазiбiнарна система, елементний склад, температура пiдкладки, потенцiал зсуву, пересичений твердий розчин