Конспект лекцій з дисципліни «Формування структури та властивостей сучасних інстру ментальних матеріалів»

Наиболее полно указанным требованиям при синтезе покрытий
 
(износостойких, упрочняющих, фрикционных)
на режущем инструменте 
отвечают нитридные, карбидные, карбонитридные, боридные, силицидные 
и другие соединения переходных тугоплавких металлов IV-VI групп периодической си-
стемы элементов, осаждаемые с помощью ионно-плазменной технологии. 
Уникальность свойств соединений металлов IV-VI групп Периодиче-
ской системы элементов обусловлена особенностями их кристаллохимиче-
ского строения, высокой энергией связи в кристаллической решетке. 
Характерной особенностью этих металлов является наличие у них де-
фицита электронов на внутренних электронных орбитах 
s, p, d
, что делает их 
весьма восприимчивыми к приобретению электрона из любого источника. 
Таким источником могут быть межузельные атомы углерода, азота, кислорода. 
Большинство соединений указанных металлов имеет широкие области 
гомогенности, что позволяет в зависимости от содержания кислорода, азота и
углерода достаточно сильно изменять их физико-механические свойства. По-
следнее обстоятельство очень важно с точки зрения возможности 
варьирова-
ния свойств покрытий в зависимости от условий применения. 
Переходные металлы и некоторые их соединения имеют высокую тем-
пературу плавления, причем наибольшую температуру плавления имеют со-
единения с простой кубической структурой типа TiC, TiN, ZrC, ZrN, HfC, 
HfN, VC, NbC, TaC.
Некоторые физико-механические свойства наиболее распространенных 
материалов покрытий, наносимых на режущий инструмент, приведены в 
таблице 21. 
Таблица 21 - Физико-механические свойства материалов покрытий на 
режущем инструменте 
Сое-
дине-
ние
Период
кубической
решетки, нм
Плотность, 
г/см
3
Температура 
плавления, 
0
С
Микро-
твердость
Н, ГПа
Предел прочности, МПа
на 
растя-
жение
на 
сжатие
на 
изгиб
TiC 
0,4319 
4,93-4,96 
31,7 
65 
1380 
5 
ZrC 
0,4698 
6,9 
3330-3530 
29,5 
76 
834 
75,1 
HfC 
0,4641 
12,2 
3740-4040 
28,3 
- 
- 
- 
TiN 
0,4230 
5,44 
2950 
20,5 
- 
1298 
240 
ZrN 
0,4575 
7,35 
2980 
15 
- 
1000 
- 
HfN 
0,4520 
13,39 
3310 
16 
- 
- 
- 

---

60 
60