| Název: | Microstructure of High Temperature Oxidation Resistant Hf6B10Si31C2N50 and Hf7B10Si32C2N44 Films |
| Další názvy: | Mikrostruktura vrstev Hf6B10Si31C2N50 a Hf7B10Si32C2N44 odolných proti oxidaci za vysokých teplot |
| Autoři: | Shen, Yi Jiang, Jiechao Zeman, Petr Červená, Michaela Šímová, Veronika Vlček, Jaroslav Meletis, Efstathios I. |
| Citace zdrojového dokumentu: | SHEN, Y., JIANG, J., ZEMAN, P., ČERVENÁ, M., ŠÍMOVÁ, V., VLČEK, J., MELETIS, E. I. Microstructure of High Temperature Oxidation Resistant Hf6B10Si31C2N50 and Hf7B10Si32C2N44 Films. Coatings, 2020, roč. 10, č. 12, s. „1170-1“-„1170-17“. ISSN 2079-6412. |
| Datum vydání: | 2020 |
| Nakladatel: | MDPI |
| Typ dokumentu: | článek article |
| URI: | 2-s2.0-85097289787 http://hdl.handle.net/11025/42632 |
| ISSN: | 2079-6412 |
| Klíčová slova: | Tvrdé povlaky;vysokoteplotní oxidační odolnost;transmisní elektronová mikroskopie;rentgenová difrakce;elektronová difrakce |
| Klíčová slova v dalším jazyce: | Hard coating;high temperature oxidation resistance;transmission electron microscopy;X-ray diffraction;electron diffraction |
| Abstrakt: | Amorfní vrstvy Hf6B10Si31C2N50 a Hf7B10Si32C2N44 odolné proti oxidaci za vysokých teplot byly připraveny metodou reaktivního pulzního dc magnetronového naprašování. Tyto vrstvy byly dále vyžíhány ve vzduchu až do 1500 °C z důvodu vyšetřování mechanismu jejich oxidace. Vzniklá mikrostruktura byla zkoumána rentgenovou difrakcí a transmisní elektronovou mikroskopií. Bylo zjištěno, že po vystavení vrstev vysoké teplotě dochází k vytvoření třívrstvé mikrostruktury. Oxidová vrstva, která se nachází na horním povrchu vrstev, je tvořena monoklinickými a/nebo ortorombickými nanočásticemi m-/o-HfO2 rozptýlenými v amorfní matrici na bázi SiOx. Spodní vrstva zůstala po ohřevu amorfní (Hf6B10Si31C2N50) nebo částečně rekrystalizovala a nyní se skládá z h-Si3N4 a HfCxN1−x s t-HfO2 u povrchu této spodní vrstvy (Hf7B10Si32C2N44). Horní a spodní vrstva je v obou případech oddělena částečně zoxidovanou přechodovou vrstvou složenou z nanokrystalického h-Si3N4 a tetragonálního t-HfO2. Proces oxidace začíná na rozhraní spodní/přechodové vrstvy buď oxidací oblastí bohatších na Hf v případě amorfní struktury, nebo oxidací nanočástic HfCxN1−x v případě částečně rekrystalizované struktury vedoucí ke vzniku t-HfO2 oddělených oblastmi Si3N4. Druhá fáze oxidace nastává na hranici oxidové/přechodové vrstvy a je charakterizována těsně uspořádanými strukturami HfO2, Si3N4 a SiO2, které slouží jako bariéra pro difúzi kyslíku. Malé nanočástice t-HfO2 se zde spojují a přetvářejí ve větší m-/o-HfO2, zatímco z h-Si3N4 vzniká amorfní matrice SiOx. Podobný princip oxidace byl navzdory odlišnému vývoji mikrostruktury pozorován v případě obou vyšetřovaných vrstev. |
| Abstrakt v dalším jazyce: | High-temperature oxidation resistant amorphous Hf6B10Si31C2N50 and Hf7B10Si32C2N44 films were deposited by reactive pulsed dc magnetron sputtering. To investigate the oxidation mechanism, the films were annealed up to 1500 °C in air. The evolved microstructures were studied by X-ray diffraction and transmission electron microscopy. A three-layered microstructure was developed upon exposure to high temperature. An oxidized layer formed at the top surface for both films consisting of monoclinic and/or orthorhombic m-/o-HfO2 nanoparticles embedded in an amorphous SiOx-based matrix. The as-deposited bottom layer of the films remained amorphous (Hf6B10Si31C2N50) or partially recrystallized (Hf7B10Si32C2N44) exhibiting a h-Si3N4 and HfCxN1−x distribution along with formation of t-HfO2 at its top section. The two layers were separated by a partially oxidized transition layer composed of nanocrystalline h-Si3N4 and tetragonal t-HfO2. The oxidation process initiates at the bottom/transition layer interface with oxidation of Hf-rich domains either in the amorphous structure or in HfCxN1−x nanoparticles resulting in t-HfO2 separated by Si3N4 domains. The second stage occurs at the oxidized/transition layer interface characterized by densely packed HfO2, Si3N4 and quartz SiO2 nanostructures that can act as a barrier for oxygen diffusion. The small t-HfO2 nanoparticles merge and transform into large m-/o-HfO2 while h-Si3N4 forms amorphous SiOx matrix. A similar oxidation mechanism was observed in both films despite the different microstructures developed. |
| Práva: | © MDPI |
| Vyskytuje se v kolekcích: | Články / Articles (NTIS) Články / Articles (KFY) OBD |
Soubory připojené k záznamu:
| Soubor | Velikost | Formát | |
|---|---|---|---|
| coatings-10-01170-v3.pdf | 7,54 MB | Adobe PDF | Zobrazit/otevřít |
Použijte tento identifikátor k citaci nebo jako odkaz na tento záznam:
http://hdl.handle.net/11025/42632Všechny záznamy v DSpace jsou chráněny autorskými právy, všechna práva vyhrazena.