Structure influence on mechanical properties of Ti-W-B system nanocrystalline coatings

Abstract

The effect of structure on nano-hardness and elastic modulus of Ti-W-B nanocrystalline coatings prepared by triode sputtering has been studied. The material structure state has been found to change from cluster-crystalline (at low sputtering potentials U = 0.6 to 1.0 kV) to preferentially oriented-crystalline (at U > 2.2 kV). The texture perfection improvement with increasing U results in increased hardness and elastic modulus of the condensates. The maximum values were attained at U = 3.2 kV and amounted Н = 19.9 GPa and Е = 205 GPa for the cubic phase and Н = 37.9 GPa, Е = 389 GPa for the hexagonal phase, respectively.

Исследовано влияние структуры нанокристаллических Ti-W-B покрытий, полученных триодным распылением, на их нанотвердость и модуль упругости. Выявлено изменение структурного состояния материала от кластерно-кристаллического при низких значениях распыляющего напряжения U = 0,6...1,0 кB до преимущественно ориентированного-кристаллического при U > 2,2 кВ. Рост совершенства текстуры с увеличением U приводит к повышению твердости и модуля упругости конденсатов. Максимальные значения были достигнуты при U = 3,2 кB и составляют для фазы с кубической решеткой: твердость Н = 19,9 ГПа, модуль упругости Е = 205 ГПа, а для фазы с гексагональной решеткой: Н = 37,9 ГПа, Е = 389 ГПа.

Дослiджено вплив структури нанокристалiчних Ti-W-B iонно-плазмових (трiодна схема) покриттiв на їх нанотвердiсть та модуль пружностi. Виявлено змiни структурного стану матерiалу вiд кластерно-кристалiчного при низьких значеннях U = 0,6...1,0 кВ до переважно орiєнтованого кристалiчного при U > 2,2 кВ. 3ростання досконалостi текстури зi збiльшенням U призводить до зростання твердостi та модулю пружностi конденсатiв. Максимальнi значення досягнуто при U = 3,2 кВ i складають для фази з кубiчною граткою: твердiсть Н = 19,9 ГПа, модуль пружностi Е = 205 ГПа, а для фази з гексагональною граткою: Н = 37,9 ГПа, Е = 389 ГПа.