RSS-ленты
РусскийEnglish
Выпуск 4, 2024
Том год страница
Выпуски Авторы PACS Подписчикам Для авторов

Выпуски

 / 

2021

 / 

Март

←  →

Обзоры актуальных проблем


Защитные покрытия с наноразмерной многослойной архитектурой: современное состояние и перспективы

 а, б,  а, в,  г, б,  а
а Сумский государственный университет, Сумы, Украина
б Восточно-Казахстанский государственный технический университет им. Д. Серикбаева, Набережная Красных Орлов 69, Усть-Каменогорск, 070000, Казахстан
в Materials Science Division, Argonne National Laboratory, 9700 South Cass Ave., Argonne, Illinois, 60439, USA
г Назарбаев Университет, просп. Кабанбай Батыра 53, Астана, 010000, Казахстан

Рассмотрены бинарные системы (слои) и многокомпонентные слои с различной толщиной бислоя — от микрометров до единиц нанометров. Обнаружена сильная зависимость формирования микроструктуры от условий осаждения: величины приложенного к подложке потенциала, потока инертного и реактивного газов, мощности ионного пучка (плотности тока), подаваемого на мишень. Сформированы общие закономерности в изменении функциональных свойств и структурного состояния покрытий. Отмечены условия образования столбчатой структуры, текстуры роста, а также предложены различные механизмы и их интерпретация. Показана связь размера нанозёрен и диффузии на межфазной границе с эффектами, определяющими физико-механические, трибологические характеристики, а также стойкость к коррозии и оксидированию.

Текст pdf (1,7 Мб)
English fulltext is available at DOI: 10.3367/UFNe.2020.08.038823
Ключевые слова: многослойные покрытия, нанокомпозиты, структура, твёрдость, износ, коррозия
PACS: 61.46.−w, 62.20.Qp, 62.25.−g, 68.35.Gy (все)
DOI: 10.3367/UFNr.2020.08.038823
URL: https://ufn.ru/ru/articles/2021/3/b/
000656123500002
2-s2.0-85108011249
2021PhyU...64..253P
Цитата: Погребняк А Д, Лисовенко М А, Турлыбекулы А, Буранич В В "Защитные покрытия с наноразмерной многослойной архитектурой: современное состояние и перспективы" УФН 191 262–291 (2021)
BibTexBibNote ® (generic)BibNote ® (RIS)MedlineRefWorks

Поступила: 23 января 2020, доработана: 13 июля 2020, 19 августа 2020

English citation: Pogrebnyak A D, Lisovenko M A, Turlybekuly A, Buranich V V “Protective coatings with nanoscale multilayer architecture: current state and main trends” Phys. Usp. 64 253–279 (2021); DOI: 10.3367/UFNe.2020.08.038823

Список литературы (209) ↓ Статьи, ссылающиеся на эту (7) Похожие статьи (20)

  1. Hazar H Mater. Design 31 624 (2010)
  2. Yousaf M I et al Surf. Coat. Technol. 282 94 (2015)
  3. Veprek S J. Vac. Sci. Technol. A 31 050822 (2013)
  4. Caicedo J C et al Mater. Sci. Eng. B 171 56 (2010)
  5. Eklund P et al Thin Solid Films 518 1851 (2010)
  6. Kong M et al Appl. Surf. Sci. 253 4734 (2007)
  7. Pogrebnjak A D et al Composites B 142 85 (2018)
  8. Pu Y et al Appl. Surf. Sci. 255 2697 (2008)
  9. Zhou Q et al J. Alloys Compd. 698 906 (2017)
  10. Zhang S et al Surf. Coat. Technol. 198 2 (2005)
  11. Musil J, Jirout M Surf. Coat. Technol. 201 5148 (2007)
  12. Musil J RSC Adv. 5 60482 (2015)
  13. Musil J Thin Films and Coatings: Toughening and Toughness Characterization (Ed. S Zhang) (Boca Raton, FL: CRC Press, Taylor and Francis Group, 2015) p. 377
  14. Musil J, Vlček J, Zeman P Adv. Appl. Ceram. 107 148 (2008)
  15. Musil J Surf. Coat. Technol. 207 50 (2012)
  16. Pemmasani S P et al Appl. Surf. Sci. 313 936 (2014)
  17. Wang Q, Zhou F, Yan J Surf. Coat. Technol. 285 203 (2016)
  18. Chen W et al Surf. Coat. Technol. 265 205 (2015)
  19. Pogrebnjak A D et al Ceram. Int. 43 771 (2017)
  20. Gulbiński W, Suszko T Surf. Coat. Technol. 201 1469 (2006)
  21. Kravchenko Ya O et al J. Alloys Compd. 767 483 (2018)
  22. Shypylenko A et al Mater. Des. 110 821 (2016)
  23. Bagdasaryan A A et al Composites B 146 132 (2018)
  24. Barnett S A, Madan A Scr. Mater. 50 739 (2004)
  25. Valvoda V et al Thin Solid Films 156 53 (1988)
  26. Погребняк А Д и др УФН 187 629 (2017); Pogrebnjak A D et al Phys. Usp. 60 586 (2017)
  27. Maksakova O V, Pogrebnjak O D, Beresnev V M Usp. Fiz. Met. 19 (1) 25 (2018)
  28. Yao S H, Su Y L Wear 212 85 (1997)
  29. Погребняк А Д и др УФН 179 35 (2009); Pogrebnyak A D et al Phys. Usp. 52 29 (2009)
  30. Çölmekçi S, Karpuz A, Köçkar H J. Magn. Magn. Mater. 478 48 (2019)
  31. Pogrebnjak A D, Beresnev V M Nanocoatings Nanosystems Nanotechnologies (Dubai: Bentham Sci. Publ., 2013) p. 145
  32. Pogrebnjak A et al J. Alloys Compd. 718 260 (2017)
  33. Pogrebnjak A D et al ACS Appl. Mater. Interfaces 11 48540 (2019)
  34. Holleck H, Schier V Surf. Coat. Technol. 76 328 (1995)
  35. Vereschaka A A et al Proced. CIRP 77 549 (2018)
  36. Liu Y et al J. Alloys Compd. 788 729 (2019)
  37. Wang T et al J. Alloys Compd. 729 942 (2017)
  38. Carlton C E, Ferreira P J Acta Mater. 55 3749 (2007)
  39. Rane G K et al Mater. Sci. Eng. B 243 96 (2019)
  40. Shi Y et al Surf. Coat. Technol. 365 115 (2019)
  41. Balci M N, Dag S Int. J. Solids Struct. 161 267 (2019)
  42. Carpio P et al Ceram. Int. 43 4048 (2017)
  43. Contreras E et al Surf. Coat. Technol. 332 214 (2017)
  44. Kelly A, Macmillan N H Strong Solids (Monographs on the Physics and Chemistry of Materials) (Oxford: Clarendon Press, 1986)
  45. Vepřek S, Reiprich S Thin Solid Films 268 64 (1995)
  46. Wolf D, Lutsko J F J. Appl. Phys. 66 1961 (1989)
  47. Musil J, Zeman P, Baroch P Comprehensive Materials Processing4 Vol. 4 (Amsterdam: Elsevier, 2014) p. 325
  48. Pogrebnjak A D Nanomaterials-Based Coatings: Fundamentals and Applications (Eds P N Tri, S Rtimi, C M O Plamondon) (Amsterdam: Elsevier, 2019) p. 237
  49. Stueber M et al J. Alloys Compd. 483 321 (2009)
  50. Walker J C et al Wear 267 965 (2009)
  51. Wang H T, Xu Y X, Chen L J. Alloys Compd. 728 952 (2017)
  52. Veprek S et al Surf. Coat. Technol. 204 1898 (2010)
  53. Qiaoling J et al Rare Met. Mater. Eng. 46 2857 (2017)
  54. Nordin M, Larsson M, Hogmark S Surf. Coat. Technol. 106 234 (1998)
  55. Wen M et al Appl. Surf. Sci. 284 331 (2013)
  56. Chen Z et al Acta Mater. 168 190 (2019)
  57. Zhao Y H et al Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 32 27 (2012)
  58. Roa J J et al Surf. Coat. Technol. 308 414 (2016)
  59. Carpenter J S, Misra A, Anderson P M Acta Mater. 60 2625 (2012)
  60. Frutos E et al Mater. Sci. Eng. A 632 137 (2015)
  61. Maksakova O V et al J. Alloys Compd. 831 154808 (2020)
  62. Abadias G et al Surf. Coat. Technol. 202 844 (2007)
  63. Wang T et al J. Alloys Compd. 729 942 (2017)
  64. Patscheider J, Zehnder T, Diserens M Surf. Coat. Technol. 146 201 (2001)
  65. Zhang L et al Surf. Coat. Technol. 224 120 (2013)
  66. Bagdasaryan A A et al Mater. Lett. 229 364 (2018)
  67. Maksakova O V et al Mater. Res. Express 6 106438 (2019)
  68. Kim C et al Thin Solid Films 240 52 (1994)
  69. Setoyama M et al Surf. Coat. Technol. 86 225 (1996)
  70. Zhang Z, Lagally M G Science 276 377 (1997)
  71. Madan A et al Phys. Rev. Lett. 78 1743 (1997)
  72. Wang F et al Acta Mater. 127 124 (2017)
  73. Chen L, Xu Y X Mater. Des. 106 1 (2016)
  74. Wan H et al Acta Mater. 60 2539 (2012)
  75. Harris G B Philos. Mag. J. Sci. 7 43 113 (1952)
  76. Lewis D B et al Surf. Coat. Technol. 184 225 (2004)
  77. Pogrebnjak A D et al Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 48 222 (2015)
  78. Barshilia H C et al Vacuum 85 411 (2010)
  79. Donohue L A et al Surf. Coat. Technol. 94 226 (1997)
  80. Bouzakis K-D et al Surf. Coat. Technol. 202 826 (2007)
  81. Baptista A et al Proced. Manuf. 17 746 (2018)
  82. Pogrebnjak A D et al Mater. Des. 153 47 (2018)
  83. Chen S-F et al Surf. Coat. Technol. 231 247 (2013)
  84. Huang S-H et al Surf. Coat. Technol. 206 1744 (2011)
  85. de Sánchez N A et al Adv. Mater. Res. 38 63 (2008)
  86. Buchinger J et al Acta Mater. 172 18 (2019)
  87. Skordaris G et al Wear 404 50 (2018)
  88. Bobzin K et al Thin Solid Films 596 140 (2015)
  89. Klimashin F F, Euchner H, Mayrhofer P H Acta Mater. 107 273 (2016)
  90. Gilewicz A, Warcholinski B Surf. Coat. Technol. 279 126 (2015)
  91. Postolnyi B O et al J. Alloys Compd. 725 1188 (2017)
  92. Monshi A, Foroughi M R, Monshi M R World J. Nano Sci. Eng. 02 154 (2012)
  93. Raveh A et al Surf. Coat. Technol. 201 6136 (2007)
  94. Veprek S, Veprek-Heijman M G J Thin Solid Films 522 274 (2012)
  95. Stampfl C, Freeman A J Appl. Surf. Sci. 258 5638 (2012)
  96. Ivashchenko V I et al Thin Solid Films 564 284 (2014)
  97. Lao J et al Appl. Phys. Lett. 86 011902 (2005)
  98. Ivashchenko V I et al Phys. Rev. B 86 014110 (2012)
  99. Xu Y X et al Acta Mater. 130 281 (2017)
  100. Wu M-K et al Surf. Coat. Technol. 206 1886 (2011)
  101. Shi J et al J. Alloys Compd. 727 691 (2017)
  102. Cavaleiro A J et al Vacuum 139 23 (2017)
  103. Veprek S et al Thin Solid Films 476 1 (2005)
  104. Lin C-H, Tsai Y-Z, Duh J-G Thin Solid Films 518 7312 (2010)
  105. Kim G et al Surf. Coat. Technol. 200 1669 (2005)
  106. Kim M-K, Kim G-S, Lee S-Y Met. Mater. Int. 14 465 (2008)
  107. Li D J, Chung Y-W Thin Solid Films 506-507 207 (2006)
  108. Zhitomirsky V N et al Surf. Coat. Technol. 133 114 (2000)
  109. Rizzo A et al Thin Solid Films 515 500 (2006)
  110. Zhang Z G et al Appl. Surf. Sci. 255 4020 (2009)
  111. Zhang J J et al Surf. Coat. Technol. 201 5186 (2007)
  112. Maksakova O V et al J. Alloys Compd. 776 679 (2019)
  113. Maksakova O et al Mater. Charact. 140 189 (2018)
  114. Takadoum J (Ed.) Nanomaterials and Surface Engineering (Hoboken, NJ: John Wiley and Sons, 2013)
  115. Knuyt G et al Thin Solid Films 258 159 (1995)
  116. Simsek B, Ceran Ö B, Sara O N Difficulties in Thin Film Synthesis (Handbook of Nanomaterials and Nanocomposites for Energy and Environmental Applications, Eds O Kharissova, L Martinez, B Kharisov) (Cham: Springer Intern. Publ., 2020) p. 1
  117. Musil J "Advanced hard nanocoatings: present state and trends" Top 5 Contributions in Molecular Sciences (Berlin: Avid Science, 2019) p. 2
  118. Anders A Thin Solid Films 518 4087 (2010)
  119. Thornton J A J. Vac. Sci. Technol. 11 666 (1974)
  120. Vook R W Int. Met. Rev. 27 209 (1982)
  121. Stearns D G, Mirkarimi P B, Spiller E Thin Solid Films 446 37 (2004)
  122. Gubicza J Defect Structure and Properties of Nanomaterials (Duxford: Woodhead Publ., 2017) p. 155
  123. Zhang Y-M, Gu Y, Chen J-T Eng. Anal. Bound. Elem. 35 708 (2011)
  124. Flores M et al Surf. Coat. Technol. 200 1315 (2005)
  125. Flores M et al Appl. Surf. Sci. 253 7192 (2007)
  126. Benegra M et al Thin Solid Films 494 146 (2006)
  127. Ma G et al Vacuum 89 244 (2013)
  128. Liu K-Y, Lee J-W, Wu F-B Surf. Coat. Technol. 259 123 (2014)
  129. Chang Y-Y et al Surf. Coat. Technol. 350 1071 (2018)
  130. Chang Y-Y et al Surf. Coat. Technol. 332 494 (2017)
  131. Yang S-M et al Surf. Coat. Technol. 202 2176 (2008)
  132. Deeleard T et al Proced. Eng. 32 1000 (2012)
  133. Chang C-L et al Thin Solid Films 516 5324 (2008)
  134. Guo C T, Lee D, Chen P C Appl. Surf. Sci. 254 3130 (2008)
  135. Elmkhah H et al J. Alloys Compd. 688 820 (2016)
  136. Dubey P et al Surf. Coat. Technol. 313 121 (2017)
  137. Gómez A G et al Surf. Coat. Technol. 204 3228 (2010)
  138. Hamouda A B H, Mahjoub B, Blel S Surf. Sci. 661 42 (2017)
  139. Trofimov V I, Kim J, Bae S Surf. Sci. 601 4465 (2007)
  140. Chang Y-Y, Wu C-J Surf. Coat. Technol. 231 62 (2013)
  141. Wo P C et al Mater. Sci. Eng. A 527 4447 (2010)
  142. Windt D L et al J. Appl. Phys. 78 2423 (1995)
  143. Cerqueira M A, Torres-Giner S, Lagaron J M Nanomaterials for Food Packaging Vol. 147 (Eds M A P R Cerqueira et al) (Amsterdam: Elsevier, 2018) p. 147
  144. Adams D P Thin Solid Films 576 98 (2015)
  145. Windischmann H J. Vac. Sci. Technol. A 9 2431 (1991)
  146. Abadias G et al Vacuum 100 36 (2014)
  147. Zhou X et al Appl. Surf. 469 537 (2019)
  148. Depla D, Braeckman B R Thin Solid Films 604 90 (2016)
  149. Wadley H N G et al Prog. Mater. Sci. 46 309 (2001)
  150. Reichelt K, Jiang X Thin Solid Films 191 91 (1990)
  151. Musil J et al J. Vac. Sci. Technol. A 35 020601 (2017)
  152. Jena S et al J. Alloys Compd. 771 373 (2019)
  153. Bychkov S F et al Solid State Ionics 320 297 (2018)
  154. Le N M et al Thin Solid Films 682 131 (2019)
  155. Zhao J P et al J. Phys. D 30 5 (1997)
  156. Chekour L et al Surf. Coat. Technol. 200 241 (2005)
  157. Je J H et al J. Appl. Phys. 81 6126 (1997)
  158. Dong Y et al Appl. Phys. Lett. 89 121916 (2006)
  159. Chang Y-Y, Wang D-Y, Hung C-Y Surf. Coat. Technol. 200 1702 (2005)
  160. Yashar P C, Sproul W D Vacuum 55 179 (1999)
  161. Zhang S et al Plasma Process. Polym. 4 219 (2007)
  162. Khomenko A, Troshchenko D, Metlov L Phys. Rev. E 100 022110 (2019)
  163. Česáková I, Zetek M, Švarc V Proced. Eng. 69 1105 (2014)
  164. Rech J et al CIRP Ann. 67 65 (2018)
  165. Погребняк А Д и др Физикохимия поверхности и защита материалов 152 (2018); Pogrebnjak A D et al Protection Met. Phys. Chem. Surf. 54 240 (2018)
  166. Хоменко А В, Ляшенко Я А УФН 182 1081 (2012); Khomenko A V, Lyashenko I A Phys. Usp. 55 1008 (2012)
  167. Tjong S C, Chen H Mater. Sci. Eng. R 45 1 (2004)
  168. Khadem M et al Friction 5 248 (2017)
  169. Subramanian C, Strafford K N Wear 165 85 (1993)
  170. Kumar D D et al Surf. Interfaces 7 74 (2017)
  171. Wang M X et al Surf. Rev. Lett. 13 173 (2006)
  172. An J, Zhang Q Y Mater. Charact. 58 439 (2007)
  173. Ivanovskii A L Prog. Mater. Sci. 57 184 (2012)
  174. Presuel-Moreno F et al Mater. Today 11 (10) 14 (2008)
  175. Gebhard A, Haupert F, Schlarb A K Tribology of Polymeric Nanocomposites. Friction and Wear of Bulk Materials and Coatings (Tribology and Interface Engineering Series) Vol. 55 (Eds K Friedrich, A K Schlarb) (Amsterdam: Elsevier, 2008) p. 439
  176. Lawal J et al Surf. Coat. Technol. 310 59 (2017)
  177. Yang W et al Acta Mater. 122 99 (2017)
  178. Caicedo J C et al Appl. Surf. Sci. 256 5898 (2010)
  179. He L, Chen L, Xu Y Mater. Charact. 125 1 (2017)
  180. Liu Y et al Scr. Mater. 162 33 (2019)
  181. Demkowicz M J, Hoagland R G, Hirth J P Phys. Rev. Lett. 100 136102 (2008)
  182. Verma N et al Acta Mater. 60 3063 (2012)
  183. Tilbrook M T et al Acta Mater. 55 2489 (2007)
  184. Ma L W et al Surf. Coat. Technol. 204 1764 (2010)
  185. Suresha S J et al Mater. Sci. Eng. A 429 252 (2006)
  186. Ducros C, Benevent V, Sanchette F Surf. Coat. Technol. 163 681 (2003)
  187. Vanimisetti S K, Narasimhan R Thin Solid Films 515 3277 (2007)
  188. Cammarata R C Scr. Metall. 20 479 (1986)
  189. Findik F Mater. Des. 42 131 (2012)
  190. Anderson P M, Li C Nanostruct. Mater. 5 349 (1995)
  191. Koehler J S Phys. Rev. B 2 547 (1970)
  192. Leyland A, Matthews A Wear 246 1 (2000)
  193. Musil J, Zeman P Solid State Phenom. 127 31 (2007)
  194. Dryepondt S, Pint B A Surf. Coat. Technol. 205 1195 (2010)
  195. Chen H-W et al Surf. Coat. Technol. 205 (Suppl. 1) S5 (2010)
  196. Погребняк А Д и др ФТТ 60 1986 (2018); Pogrebnyak A D et al Phys. Solid State 60 2030 (2018)
  197. Zhang S et al Surf. Coat. Technol. 214 153 (2013)
  198. He X D et al Surf. Coat. Technol. 365 65 (2019)
  199. Puchi-Cabrera E S, Staia M H, Iost A Thin Solid Films 578 53 (2015)
  200. Iost A et al Thin Solid Films 524 229 (2012)
  201. Du S et al Ceram. Int. 44 613 (2018)
  202. Stern M, Geaby A L J. Electrochem. Soc. 104 56 (1957)
  203. Kravchenko Y O et al Appl. Surf. Sci. 534 147573 (2020)
  204. Sahul, M et al Mater. Lett. 276 128180 (2020)
  205. Musil J, Čerstvý R, Pogrebnjak A D High Temp. Mater. Process. Int. Quart. High-Technol. Plasma Process. 24 193 (2020)
  206. Pogrebnjak A D et al J. Superhard Mater. 38 393 (2016)
  207. Guan X et al Tribol. Int. 106 78 (2017)
  208. Pogrebnjak A D et al Mater. Lett. 211 316 (2018)
  209. Grigoriev S N et al J. Friction Wear 35 (5) 359 (2014)
© Успехи физических наук, 1918–2024
Электронная почта: ufn@ufn.ru Телефоны и адреса редакции О журнале Пользовательское соглашение