Радиационная стойкость наноструктурированных покрытий TiZrSiN

Методом реактивного магнетронного распыления сформированы наноструктурированные покрытия TiZrSiN на различных типах подложек в режимах с недостатком и стехиометрической концентрацией азота. Методами сканирующей электронной микроскопии и рентгеноструктурного фазового анализа определено структурно-фазовое состояние исходных покрытий, их толщины, а также морфология. С использованием наноиндентирования по методике Оливера и Фарра, а также трибомеханических испытаний определены твердость, модуль Юнга и коэффициента трения покрытий. Проведено облучение исследуемых покрытий TiZrSiN ионами водорода H⁺ с энергией 500 кэВ в диапазоне флюенсов от 1 • 10¹⁶ до 1 • 10¹⁷ ион/см² на ускорительном комплексе AN 2500. Установлено, что наноструктурированные покрытия TiZrSiN, нанесенные в режимах недостатка и стехиометрии азота являются радиационно-стойкими и потенциально перспективными для эксплуатации как защитных на корпусах малых летательных аппаратов на орбите Земли и в условиях открытого космоса.

1. Белоус, А. И. Космическая электроника / А. И. Белоус, В. А. Солодуха, С. В. Шведов. - М., 2015. - Т. 1. - 696 с.

2. Гущин, В. Н. Основы устройства космических аппаратов. - М., 2003. - 272 с.

3. Комаров, Ф. Ф. Влияние условий нанесения наноструктурированных покрытий из Ti-Zr-Si-N на их состав, структуру и трибомеханические свойства / Ф. Ф. Комаров, В. В. Пилько, И. М. Климович // Инженерно-физ. журн. -2015. - Т. 88, № 2. - C. 350-354.

4. Система контроля расхода газов для применения в технологии реактивного магнетронного распыления / И. М. Климович [и др.] // Приборы и методы измерений. - 2015. - Т. 6, № 2. - С. 139-147.

5. Powder diffraction file. Alphabetical index inorganic compounds / ed. W. Frank. - Pennsylvania, 1977. - 859 p.

6. Oliver, W. C. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments / W. C. Oliver, G. M. Pharr // J. Mater. Res. - 1992. - Vol. 7, N 6. - P. 1564-1583. https://doi.org/10.1557/jmr.1992.1564

7. Oliver, W. C. Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology / W. C. Oliver, G. M. Pharr // J. Mater. Res. - 2004. - Vol. 19, N 1. - P. 3-20. https://doi.org/10.1557/jmr.2004.19.1.3

8. Износостойкие покрытия Ti-Al-Si-C-N, полученные методом магнетронного распыления СВС-мишеней / Ф. В. Кирюханцев-Корнеев [и др.] // Изв. вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. - 2011. -№ 3. - С. 22-27.

9. Горелик, С. С. Рентгенографический и электронно-оптический анализ / С. С. Горелик, Ю. А. Скаков, Л. Н. Расторгуев. - 3-е изд., доп. и перераб. - М., 1994. - 328 с.

10. Structure and hardness of quaternary TiZrSiN thin films deposited by reactive magnetron co-sputtering / I. A. Saladukhin [et al.] // Thin Solid Films. - 2015. - Vol. 581. - P. 25-31. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2014.11.020

11. Thermal stability of nanostructured TiZrSiN thin films subjected to helium ion irradiation / V. V. Uglov [et al.] // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res., Sect. B. - 2015. - Vol. 354. - P. 264-268.

12. Русаков, А. А. Рентгенография металлов / А. А. Русаков. - М., 1977. - 480 с

13. Nanostructured Coatings / eds. A. Cavaleiro, J. T. M. De Hosson. - Berlin, 2006. https://doi.org/10.1007/978-0-387-48756-4

14. The effect of steel substrate pre-hardening on structural, mechanical, and tribological properties of magnetron sputtered TiN and TiAlN coatings / F. F. Komarov [et al.] // Wear. - 2016. - Vol. 352-353. - P. 92-101. https://doi.org/10.1016/j.wear.2016.02.007