Přejít k obsahu


Interrelationships Between Mechanical Properties and Resistance to Cracking of Magnetron Sputtered (Ti, Al, V) Nx Nitride Films

Citace:
PROCHÁZKA, J., ČERSTVÝ, R., MUSIL, J. Interrelationships Between Mechanical Properties and Resistance to Cracking of Magnetron Sputtered (Ti, Al, V) Nx Nitride Films. San Diego, USA, 2015.
Druh: PŘEDNÁŠKA, POSTER
Jazyk publikace: eng
Anglický název: Interrelationships Between Mechanical Properties and Resistance to Cracking of Magnetron Sputtered (Ti, Al, V) Nx Nitride Films
Rok vydání: 2015
Autoři: Ing. Jan Procházka , Ing. Radomír Čerstvý , Prof. Ing. Jindřich Musil DrSc.
Abstrakt CZ: Tato práce pojednává o struktuře a mechanických vlastnostech vrstev (Ti, Al, V) Nx připravených reaktivním magnetronovým naprašováním a jejich odolnosti proti vzniku prasklin při ohybu. Vrstvy (Ti, Al, V) Nx byly připraveny rozprašováním slitinového terče (90 at.% Ti, 6 at.% Al, 4 at.% V) ve směsi Ar + N2 na ocelové, Si(100) a molybdenové substráty s použitím DC předpětí. Struktura vrstev, mechanické vlastnosti (tvrdost H, efektivní Youngův modul pružnosti E*, elastická vratnost W_e) a odolnost proti vzniku trhlin byly určeny pomocí RTG difrakce, měření mikrotvrdosti a ohybu kovového pásku pokrytého zkoumanou vrstvou kolem válečku s malým poloměrem r. Detailní výzkum fyzikálních a mechanických vlastností prokázal, že: (1) Vysoce elastické vrstvy s W_e ? 60 % nemusí vykazovat vysoký poměr H/E*?0,1. Což znamená, že vysoká hodnota W_e ? 60 % nemůže být použita jako jednoduchý indikátor zvýšené odolnosti vrstev proti tvorbě prasklin při ohybu. (2) Zvýšení poměru H/E* z nízkých hodnot < 0,1 k vysokým hodnotám blízkým a větším než 0,1 vyžaduje zvýšení dodané energie ? do rostoucí vrstvy zvýšením (i) výhřevu substrátu (T_s) a/nebo (ii) iontového bombardu. (3) Zvýšení dodané energie ? do rostoucí vrstvy výrazně ovlivňuje nejen mechanické vlastnosti, ale i její strukturu (4) Energie ?_i dodaná do rostoucí vrstvy iontovým bombardem, vyjádřená ve W/cm2, není nejlepší parametr, který řídí poměr H/E*. Dosažené výsledky poukazují, že je vhodnější popisovat energii ?_i pomocí oddělených hodnot použitého předpětí substrátu U_s a iontové proudové hustoty i_s. Aby bylo možné dosáhnout vysokého poměru H/E* ? 0,1, hodnota i_s musí překročit kritickou hodnotu.
Abstrakt EN: The paper reports on the structure and mechanical properties of magnetron sputtered (Ti, Al, V) Nx films and their resistance to cracking in bending. The films were reactively sputtered from a Ti6Al4V alloy target (90 at.% Ti, 6 at.% Al, 4 at.% V) in an Ar + N2 sputtering gas mixture on the steel, Si (100) and Mo substrates negatively biased with a DC power supply. The structure, mechanical properties (the hardness H, the effective Young?s modulus E*, the elastic recovery W_e) of (Ti, Al, V) Nx films and their resistance to cracking in bending were characterized by (i) the X-ray diffraction (XRD), (ii) the diamond indentation test and (iii) the bending of a metallic strip coated by the tested film around a fixed cylinder of small radius r, respectively. Detailed investigation of physical and mechanical properties of (Ti, Al, V) Nx nitride films showed that: (1) Highly elastic coatings with W_e ? 60% do not have to exhibit a high ratio H/E* ? 0.1 only. It means that a high value of W_e ? 60% cannot be used as a simple indicator of the enhanced resistance of the film to cracking in bending. (2) The increase of the H/E* ratio from low values < 0.1 to high values of about of 0.1 and greater requires to deliver a higher energy ? to the growing film by increasing (i) the substrate heating (T_s) and/or (ii) the ion bombardment. (3) The increase of the energy ? delivered to the growing film strongly influences not only its mechanical properties but also its structure. (4) The energy ?_i delivered to the growing film by bombarding ions, expressed in W/cm2, is not the best parameter which controls its H/E* ratio. Obtained results indicate that it is better to characterize the energy ?_i by separate values of the substrate bias U_s and the substrate ion current density i_s. To reach a high ratio H/E* ? 0.1 the value of i_s has to exceed a critical minimum value.
Klíčová slova

Zpět

Patička