ВЛИЯНИЕ ВАКУУМНО-ДУГОВОГО ОСАЖДЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ (TIALSIY)N/CRN

Abstract

В работе представлены результаты комплексного исследования структурно-фазового состояния, трибологических и механических свойств нанокомпозитных многослойных покрытий (TiAlSiY)N/CrN, полученных методом вакуумно-дугового осаждения. Целью исследования являлось установление взаимосвязи между технологическими параметрами осаждения, особенностями формирования структуры покрытий и их эксплуатационными свойствами при термомеханическом воздействии. Покрытия формировались на подложках из нержавеющей стали и исследовались методами наноиндентирования, скретч-тестирования, акустической эмиссии и энергодисперсионного рентгеновского анализа. Дополнительно проводились испытания износостойкости в условиях контактного нагружения (резания/ шлифования), моделирующих эксплуатацию металлических материалов при повышенных нагрузках и температурах. Определены коэффициент трения, критические нагрузки разрушения, а также особенности механизмов изнашивания и деградации поверхностных слоёв. Установлено, что покрытия второй серии осаждения характеризуются наиболее высокими эксплуатационными характеристиками, включая минимальную интенсивность износа, стабильный коэффициент трения (µ≈0,35–0,45) и повышенную адгезионную прочность. Формирование первых трещин в покрытии наблюдалось при нагрузке порядка LC1 ≈21,7 Н, тогда как разрушение, связанное с потерей адгезионного сцепления покрытия с металлической подложкой, фиксировалось лишь при значительно более высокой нагрузке LC5 ≈150 Н. Интенсивность акустической эмиссии сохранялась на низком и стабильном уровне вплоть до значений нагрузки LC4 ≈85 Н, что свидетельствует о высокой структурной стабильности покрытия и отсутствии преждевременного локального разрушения. Показано, что повышенная износостойкость покрытий (TiAlSiY)N/CrN обусловлена их многослойной нанокомпозитной архитектурой, способствующей эффективной диссипации механической энергии, торможению распространения трещин и повышению сопротивления деградации поверхностных слоёв. Полученные результаты представляют практический интерес для металлургии покрытий и технологий поверхностной модификации металлических материалов, предназначенных для эксплуатации в условиях повышенных термомеханических нагрузок. Ключевые слова: нанокомпозитные покрытия; вакуумно-дуговое осаждение; поверхностная модификация; металлургия покрытий; нитридные покрытия; износостойкость металлических материалов.