Розмір шрифту: 

На протяжении многих лет покрытия системы Ti-Al-N широко применяются для защиты инструмента и деталей машин, работающих в экстремальных условиях, благодаря уникальному соединению свойств: высокой твердости, износостойкости, термической стабильности и стойкости к окислению. Также покрытия нитридов TiZr, Ti, TiCN и TiAl, которые характеризуются высокой газо-абразивной износостойкостью, коррозийной и окислительной стойкостью, наносят на рабочие лопатки компрессора вертолетных ГТД с целью повышения их эрозионной стойкости.     В работе исследовано влияние добавок иттрия на структуру и свойства покрытий системы Ti-Al-Y-N, полученных в фильтрованном вакуумно-дуговом плазменном потоке методом PVD.     Электронная микроскопия поверхности образцов с покрытиями Ti, (Ti 36Al)N и (Ti36AlY)N свидетельствует о высоком качестве фильтрации плазменного потока, поскольку на поверхности пленок наблюдаются лишь единичные дефекты. При содержании иттрия в катоде (2,5 масс.  %) на поверхности покрытия (Ti36Al2,5Y)N микрокапли отсутствовали.     Электронная микроскопия поперечного сечения образцов показала, что покрытия Ti и (Ti36Al)N имели элементы столбчатой структуры, характерные для традиционных вакуумно-дуговых нитридных покрытий, осажденных при постоянном потенциале смещения на подложке.     Использование иттрия приводит к изменениям структуры покрытий: с увеличением концентрации иттрия в катоде, хотя структура остается столбчатой, происходит более равновесное формирование покрытия, которое приводит к его уплотнению и укреплению межзеренных границ. При максимальном содержании иттрия (2,5 масс. %) в катоде структура пленок имеет морфологию равновесных зерен.     Результаты рентгеноструктурного анализа покрытий системы Ti-Al-N свидетельствуют о наличии в них смеси фаз AlN и TiN. В покрытиях типа  Ti-Al-Y-N кроме нитрида алюминия и нитрида титана, отдельной фазы с иттрием не обнаружено. Это может быть связано с тем, что иттрий находится в подрешетке Ti, изменяя его параметры решетки.     Значение H/E (твердость, нормированная на модуль Юнга) и H3/E2 (условный модуль упругости) в покрытии (Ti36Al2,5Y)N увеличились в 1,2 и 1,8 раз соответственно по сравнению с покрытием TiN, что свидетельствует о высоких теоретических трибологических свойствах этого материала (табл. 1).     Также нужно отметить, что с увеличением содержания иттрия в катоде от 0 до 2,5 масс. % величины H/E и H3/E2 возрастали с 0,072 до 0,088 и с 163 до 280 МПа соответственно.     Покрытие [Ti36Al(1,0-2,5)Y]N с высоким значением параметра  Н3/Е2 = 210…280 МПа может обеспечить повышенную трещиностойкость, и таким образом, увеличить срок эксплуатации деталей, на которое оно нанесено.