硬質TaSiN被覆の高温機械特性と微細構造【JST・京大機械翻訳】

Monclus M. A.; Yang L.; Lopez-Cabanas I.; Castillo-Rodriguez M.; Zaman A.; Wang J.; Meletis E. I.; Gonzalez-Arrabal R.; LLorca J.; Molina-Aldareguia J. M.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202205764398420 整理番号：22P0176254

硬質TaSiN被覆の高温機械特性と微細構造【JST・京大機械翻訳】

High temperature mechanical properties and microstructure of hard TaSiN coatings

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発行年： 2020年07月29日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2020年07月29日
JST資料番号： O7000B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

反応性マグネトロンスパッタTaSiN被覆の室温および高温機械的特性をナノインデンテーション(25~500°C)を用いて測定した。破壊靱性もマイクロピラー分割法を用いて類似の温度範囲で評価した。X線回折(XRD)と透過型電子顕微鏡(TEM)分析により,高温試験の前後におけるTaSiN被膜の進展相と微細構造に及ぼす窒素濃度の影響を調べた。XRDスペクトルは,主相として六方晶γ-Ta_2Nを有する広いピークを示し,立方晶δ-TaN相はより高いN含有量で出現した。相組成は500C試験前後で変化しなかった。しかし,高温試験の後,TEM分析は,残留酸素拡散のため,N含有量とともに(42から15nmへ)減少する厚さを有する酸化物表面層の存在を示し,これは窒素を置換して非晶質SiO_xを形成する。酸化物リッチ表面層を包むと,被覆は安定なナノ結晶柱状微細構造を示した。硬さと破壊靱性はN含有量と共に増加し,初めは結晶粒界での非晶質Si-N組織の生成と,硬い立方晶δ-TaN相の出現によるより高いN含有量であった。500°Cでの硬度は15%だけ減少し,一方,破壊靱性は温度による塑性増加により逆の傾向に従った。最適組成はTa55Si10N35であり,500Cで30GPaの硬度を保持し,最も強靭であった。これらの観察は,このシステムを高温応用に対して非常に興味深いものにする。【JST・京大機械翻訳】

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