ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ ДИСИЛИЦИДА МОЛИБДЕНА НА ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ДВУХСЛОЙНЫХ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОКРЫТИЙSIC/ZRB2-MOSI2, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ МАГНЕТРОННОГО РАСПЫЛЕНИЯ

INFLUENCE OF MOLEBDENUM DISILICIDE CONTENT ON PHYSICAL AND MECHANICAL PROPERTIES OF TWO-LAYER COMPOSITE COATINGS SIC/ZRB2-MOSI2 OBTAINED BY MAGNETRON SPRAYING METHOD
Authors: ЯПРЫНЦЕВ М.Н. , НОВИКОВ В.Ю. , ГОНЧАРОВ И.Ю. , ОЗЕРОВ М.С. 
Published: August 2024

Целью настоящей работы явилось исследование влияния содержания дисилицида молибдена на микроструктуру и механические свойства двухслойных композиционных покрытий SiC/(ZrB2)1-x(MoSi2)х(х = 0,25; 0,35 и 0,45). В рамках данного исследования методом магнетронного распыления мишеней SiC и (ZrB2)1- x(MoSi2)x получены три серии двухслойных композиционных покрытий на подложке из монокристаллического кремния. Методом сканирующей электронной микроскопии определяли химический состав и микроструктуру полученных покрытий. Установлено что в процессе магнетронного распыления формируется двухслойное керамическое покрытие с заданным химическим составом, толщиной и столбчатой структурой. Методом сканирующей зондовой микроскопии были измерены средний диаметр зерна и средняя квадратичная шероховатость для всех исследуемых образцов. Установлено, что изменение состава покрытий оказывает немонотонное влияние на средний диаметр зерна и среднюю квадратичную шероховатость. Методом рентгеновской дифракции установлено влияние содержания дисилицида молибдена на степень кристалличности получаемых покрытий. Механические свойства измеряли методом инструментального индентирования. Установлено, что увеличением содержания дисилицида молибдена приводит к уменьшению твёрдости, но при этом происходит существенное увеличение модуля упругости для покрытий (ZrB2)0,65(MoSi2)0,35.

This research aimed to explore the impact of molybdenum disilicide (MoSi2) concentration on the microstructural characteristics and mechanical performance of dual-layer composite coatings, formulated as SiC/(ZrB2)1-x(MoSi2) x, with x values of 0.25, 0.35, and 0.45. Utilizing the magnetron sputtering technique, three variants of dual-layer composite coatings were deposited onto monocrystalline silicon substrates, employing SiC and (ZrB2)1-x(MoSi2)x as target materials. The chemical compositions and microstructures of the resultant coatings were meticulously analyzed using Scanning Electron Microscopy (SEM). This analysis confirmed the successful deposition of dual-layer ceramic coatings exhibiting predefined chemical compositions, thicknesses, and columnar architectures. Additionally, Scanning Probe Microscopy (SPM) was employed to quantify the mean grain diameter and root-mean-square roughness across all specimens. It was determined that variances in coating composition imparted a non-linear influence on both the average grain diameter and surface roughness parameters. Through X-ray Diffraction (XRD) analysis, the effect of varying MoSi2 content on the crystallinity of the coatings was elucidated. Mechanical attributes, including hardness and elasticity modulus, were quantified via instrumented indentation techniques, revealing that heightened MoSi2 content correlated with reduced hardness yet notably increased elasticity modulus, particularly in coatings with a (ZrB2)0.65(MoSi2)0.35 composition.