a b s t r a c t
Article history:
Keywords:
TiN
Nanoindentation
FIB
TEM
Intercolumnar shear stress
The deformation mechanisms of a range of TiN coatings with different thicknesses, deposited on a V820 steel
substrate following nanoindentation were characterized using focused ion beam (FIB) cross-sectioning and
imaging, as well as cross-sectional transmission electron microscopy (TEM) of the indented region. Four TiN
coatings were examined, including a cathodic arc evaporation (CAE) coating with a thickness of ∼0.7 μm and
low voltage electron beam (LVEB) evaporation coatings with thicknesses of ∼2.0, ∼3.7 and ∼4.0 μm. Based
on a model developed by Xie et al., the intercolumnar shear stresses were calculated to be approximately
2.20, 3.05, 3.50 and 3.55 GPa in the ∼0.7, ∼2.0, ∼3.7 and ∼4.0 μm thick TiN coatings respectively, that is,
increasing as the coating thickness increases. Columnar cracking and shear steps at the coating/substrate
interface were observed more frequently in the thinner TiN coatings indicated that these coatings deformed
predominantly by shear along the columnar grain boundaries. In contrast, inclined cracking was the more
dominant fracture type in the thicker TiN coatings. It is suggested that increased grain boundary strength
occurs together with a lack of direct crack path along the grain boundaries through the thicker coatings due
to the more equiaxed grain structure. Clearly, the grain structure and/or thickness of the TiN coating play a
highly significant role in the deformation mechanisms
ترجمه چکیده مقاله به زبان فارسی:
چکیده
مکانیسم های تغییر شکل، طیف وسیعی از پوششهای قلع با ضخامتهای مختلف،
در یک فولاد V820 ذخیره شدند که با استفاده از تصویرسازی و برش متقابل
(FIB) پرتوی یونی، همچنین میکروسکوپ الکترونی انتقال برش متقابل (TEM) از
ناحیه فاصلهدار مشخص شدند. چهار پوشش قلعی مورد بررسی قرار گرفتند، که
شامل پوشش تبخیر قوس کاتدی (CAE) با ضخامت ~0.7 μm و پوششهای تبخیر پرتو
الکترونی ولتاژ پایین (LVEB) با ضخامت ~2.0، ~ 3.7 و ~ 4.0 μm هستند.
براساس یک مدلی که بوسیله زی و همکاران توسعه یافته.، تنشهای برشی درون
استوانهای به صورت تقریبی 2.20، 3.05، 3.50 GPa به ترتیب در پوششهایی با
ضخامتهای قلعی ~ 0.7، ~ 2.0، ~ 3.7 و ~ 4.0 μm محاسبه شدند. بدن معنا که
افزایش به صورت ضخامت پوششی افزایش مییابد. شکستگی استوانهای و مراحل
پوششی در رابط پوشش/بستر، اغلب در پوششهای قلعی نازکتر مشاهده شدند که این
پوششها عمدتاً توسط برشی در مرز دانههای استوانهای تغییر شکل یافتند.
در مقابل، شکاف انحرافی تمایل بیشتری به نوع شکاف غالب در پوششهای قلعی
ضخیمتر دارد. پیشنهاد می شود که قدرت مرز دانهای افزایش یافته با کمبود
مسی شکاف در امتداد مرزهای دانه ای از طریق پوششهای ضخیمتر رخ می دهد که
منجر به تغییر شکل آهسته و پیوسته ساختار دانهای میشود. به وضوح، ساختار
دانه ای و/یا ضخامت پوشش قلع نقش قابل توجهی در مکانیسم های تغییر شکل ایفا
می کنند.
