Сотрудниками лаборатории физики структурных превращений ИФПМ СО РАН предложены и исследованы в качестве перспективных наноструктурных покрытий многокомпонентные композиты, состав и условия получения которых отвечают требованиям одновременного зарождения островков различных взаимно нерастворимых фаз, ограничивающих рост их размеров. Состав покрытий выбирается, во-первых, с требованием формирования в них нитридов, карбидов, оксидов и более сложных соединений с высокой энтальпией образования. Во-вторых, возможны образования нерастворимых меди и никеля в указанных соединениях, целью которых является снижение различий модулей упругости подложки и покрытия, релаксация концентраторов напряжений и повышение вязкости разрушения поверхности. Выполнены исследования фазово-структурных и упруго-напряженных состояний покрытий с оценкой кривизны-кручения решетки и соответственно локальных внутренних напряжений как одного из важнейших механизмов повышения микротвердости покрытий до HV = 40 ГПа. Найдены два типа субструктуры нано-покрытий в зависимости от состава: с размером кристалла менее 20 нм в аморфной матрице и двухуровневая с размером зерна сотни нанометров, фрагментированная на кристаллы с размером 10-20 нм. Обнаружена высокая упругая и упругопластическая кривизна кручения в покрытиях различного типа. На примере покрытий системы Ti-Al-Si-Ni-Cr-Cu-C-O-N подтверждена эффективность предложенных принципов дизайна многокомпонентных покрытий с совмещением высокой твердости, повышенной вязкости разрушения и высокой термической стабильности.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИФПМ СО РАН, проект FWRW-2021-0008.
Результаты исследования опубликованы в журнале «Physical Mesomechanics» (IF: 2.025; Q2 Condensed matter physics, Materials science).
Korotaev A.D., Tyumentsev A.N. Physical design principles of thermally stable multicomponent nanocomposite coatings // Physical Mesomechanics, 2023, Vol. 26, No. 2, pp. 137-151.
https://doi.org/10.1134/S1029959923020030
https://link.springer.com/article/10.1134/S1029959923020030