J 2024

Synthesis and characterization of ceramic high entropy carbide thin films from the Cr-Hf-Mo-Ta-W refractory metal system

STASIAK, Tomasz; Stanislava DEBNÁROVÁ; Shuyao LIN; Nikola KOUTNÁ; Zsolt CZIGÁNY et al.

Základní údaje

Originální název

Synthesis and characterization of ceramic high entropy carbide thin films from the Cr-Hf-Mo-Ta-W refractory metal system

Autoři

STASIAK, Tomasz; Stanislava DEBNÁROVÁ ORCID; Shuyao LIN; Nikola KOUTNÁ; Zsolt CZIGÁNY; Katalin BALÁZSI; Vilma BURŠÍKOVÁ; Petr VAŠINA a Pavel SOUČEK

Vydání

Surface and Coatings Technology, Elsevier B.V. 2024, 0257-8972

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

10305 Fluids and plasma physics

Stát vydavatele

Švýcarsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 6.100

Označené pro přenos do RIV

Ano

Kód RIV

RIV/00216224:14310/24:00135972

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

EID Scopus

Klíčová slova anglicky

High entropy carbide; High entropy alloy; Multicomponent ceramics; Multicomponent material; Thin film; Magnetron sputtering

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 9. 7. 2025 12:46, Mgr. Marie Novosadová Šípková, DiS.

Anotace

V originále

We use reactive DC magnetron sputtering to showcase synthesis strategies for multicomponent carbides with the NaCl-type fcc structure and illustrate how deposition conditions allow controlling the formation of metallic and ceramic single phases in the Cr-Hf-Mo-Ta-W system. The synthesis is performed in argon flow and different acetylene flows from 0 to 12 sccm, at ambient and elevated temperatures (700 °C), respectively, hindering/promoting the adatom diffusion. Structural and microstructural investigations reveal the formation of the bcc metallic phase (a = 3.188−3.209 Å) in films deposited without acetylene flow, also supported by ab initio density function theory (DFT) analysis of lattice parameters as a function of the C content. Experimentally, a bcc-to-fcc phase transition is observed through the formation of an amorphous coating. Contrarily, samples deposited in higher acetylene flow show an fcc multielement carbide phase (a = 4.33−4.49 Å). The crystalline films reveal columnar morphology, while the amorphous ones are very dense. We report promising mechanical properties, with hardness up to 25 ± 1 GPa. The indentation moduli reach up to 319 ± 6 GPa and show trends consistent with DFT predictions. Our study paves the path towards the preparation of Cr-Hf-Mo-Ta-W multicomponent carbides by magnetron sputtering, showing promising microstructure as well as mechanical properties.

Návaznosti

GA23-05947S, projekt VaV
Název: Teorií směřované studium povlaků keramik stabilizovaných vysokou entropií založených na těžkotavitelných kovech
Investor: Grantová agentura ČR, Teorií směřované studium povlaků keramik stabilizovaných vysokou entropií založených na těžkotavitelných kovech
90097, velká výzkumná infrastruktura
Název: CEPLANT