Influência da temperatura de deposição nas propriedades mecânicas e tribológicas e na resistência à oxidação de filmes finos de Zr1-xSixN depositados por magnetron sputtering reativo
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Resumo: | Zirconium nitride (ZrN) and ternary Zr1-XSiXN thin films were deposited by reactive magnetron sputtering (RMS) with substrate heating at different temperatures in order to study the influence of the deposition temperature on the composition, mechanical and tribological properties and oxidation resistance. The ternary systems were produced with 1.6 at.% and 8.0 at.% of Si, as determined by Rutherford backscattering spectroscopy analysis (RBS). The depositions were carried out without external substrate heating (SA), at 300 °C, 500 °C and 700 °C. Characterizations of X-ray diffraction with grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD), conventional scanning electron with field emission gun (SEM-FEG), nanoindentation tests, ball-on-flat linearly reciprocating sliding wear, scratch test and oxidation tests were used to detect possible changes in the structures and properties of the films. The results found were compared with the literature and showed that the increase in the deposition temperature promoted significant gains in the properties presented by the coatings, especially for those with the addition of 8 at.% Si. For this Si content, the process of recrystallization of the material was also observed when deposited with substrate heating, in comparison with the SA depositions that vi showed amorphous behavior. Indicative that there was an increase in the Si solubility limit in the ZrN matrix from the formation of a supersaturated solid solution in Si. In addition, it was possible to observe a greater resistance to oxidation for those coatings deposited at high temperatures. |
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Terto, André RomãoTentardini, Eduardo Kirinus2021-11-18T22:10:22Z2021-11-18T22:10:22Z2021-06-14TERTO, André Romão. Influência da temperatura de deposição nas propriedades mecânicas e tribológicas e na resistência à oxidação de filmes finos de Zr1-xSixN depositados por magnetron sputtering reativo. 2021. 109 f. Tese (Doutorado em Ciência e Engenharia de Materiais) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2021.https://ri.ufs.br/jspui/handle/riufs/14761Zirconium nitride (ZrN) and ternary Zr1-XSiXN thin films were deposited by reactive magnetron sputtering (RMS) with substrate heating at different temperatures in order to study the influence of the deposition temperature on the composition, mechanical and tribological properties and oxidation resistance. The ternary systems were produced with 1.6 at.% and 8.0 at.% of Si, as determined by Rutherford backscattering spectroscopy analysis (RBS). The depositions were carried out without external substrate heating (SA), at 300 °C, 500 °C and 700 °C. Characterizations of X-ray diffraction with grazing incidence X-ray diffraction (GIXRD), conventional scanning electron with field emission gun (SEM-FEG), nanoindentation tests, ball-on-flat linearly reciprocating sliding wear, scratch test and oxidation tests were used to detect possible changes in the structures and properties of the films. The results found were compared with the literature and showed that the increase in the deposition temperature promoted significant gains in the properties presented by the coatings, especially for those with the addition of 8 at.% Si. For this Si content, the process of recrystallization of the material was also observed when deposited with substrate heating, in comparison with the SA depositions that vi showed amorphous behavior. Indicative that there was an increase in the Si solubility limit in the ZrN matrix from the formation of a supersaturated solid solution in Si. In addition, it was possible to observe a greater resistance to oxidation for those coatings deposited at high temperatures.Filmes finos de nitreto de zircônio puro (ZrN) e com adição de diferentes teores de silício (Zr1-XSiXN) foram depositados por magnetron sputtering reativo (RMS) em diferentes temperaturas a fim de estudar a influência da temperatura de deposição na composição do filme, nas propriedades mecânicas e tribológicas e na resistência a oxidação dos revestimentos. Para formação do sistema ternário Zr-Si-N foram utilizados os teores de 1,6 e 8,0 at.% de Si, determinados por análise de espectroscopia de retroespalhamento de Rutherford (RBS). As deposições foram realizadas sem aquecimento externo de substrato (SA), a 300 °C, 500 °C e 700 °C. Caracterizações de difração de raios-X com ângulo de incidência rasante (GIXRD) e microscopia eletrônica de varredura convencional (MEV) e com emissão de campo (MEV-FEG), ensaios de nanodureza, testes tribológicos do tipo esfera-sobre-plano com movimento linear recíproco (ball-on-flat reciprocating), teste de riscamento (scratch test) e ensaios de oxidação foram utilizados para verificação de possíveis mudanças nas estruturas e propriedades dos filmes. Os resultados encontrados foram comparados com a literatura e mostraram que o aumento da temperatura de deposição promoveu ganhos significativos iv nas propriedades apresentadas pelos revestimentos, especialmente para aqueles com adição de 8,0 at.% de Si. Para este teor de Si também foi observado o processo de recristalização do material quando depositado com aquecimento de substrato, em comparação com as deposições SA que apresentou comportamento amorfos. Indicativo de que ocorreu um aumento no limite de solubilidade do Si na matriz do ZrN a partir da formação de uma solução sólida supersaturada em Si. Além disso, foi possível observar uma maior resistência à oxidação para aqueles revestimentos depositados em elevadas temperaturas.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESSão Cristóvão, SEporEngenharia de materiaisFilmes finosMagnetronLigas de zircônioThin filmsMagnetron sputteringHigh temperature depositionENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICAInfluência da temperatura de deposição nas propriedades mecânicas e tribológicas e na resistência à oxidação de filmes finos de Zr1-xSixN depositados por magnetron sputtering reativoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisPós-Graduação em Ciência e Engenharia de MateriaisUniversidade Federal de Sergipereponame:Repositório Institucional da UFSinstname:Universidade Federal de Sergipe (UFS)instacron:UFSinfo:eu-repo/semantics/openAccessLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81475https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/14761/1/license.txt098cbbf65c2c15e1fb2e49c5d306a44cMD51ORIGINALANDRE_ROMAO_TERTO.pdfANDRE_ROMAO_TERTO.pdfapplication/pdf3560963https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/14761/2/ANDRE_ROMAO_TERTO.pdf1a77217ec8c0deda927c7b4e42810d93MD52TEXTANDRE_ROMAO_TERTO.pdf.txtANDRE_ROMAO_TERTO.pdf.txtExtracted texttext/plain208726https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/14761/3/ANDRE_ROMAO_TERTO.pdf.txtf774b2c2a3a1f63d9f3692d9900c168fMD53THUMBNAILANDRE_ROMAO_TERTO.pdf.jpgANDRE_ROMAO_TERTO.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1352https://ri.ufs.br/jspui/bitstream/riufs/14761/4/ANDRE_ROMAO_TERTO.pdf.jpg9d5f155b105fdfbac4fd547bae6102cbMD54riufs/147612021-11-18 19:10:23.219oai:ufs.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://ri.ufs.br/oai/requestrepositorio@academico.ufs.bropendoar:2021-11-18T22:10:23Repositório Institucional da UFS - Universidade Federal de Sergipe (UFS)false |
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