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 (616 Polsko, domácí), Stanislava DEBNÁROVÁ (703 Slovensko, domácí), Shuyao LIN, Nikola KOUTNÁ, Zsolt CZIGÁNY, Katalin BALÁZSI, Vilma BURŠÍKOVÁ (203 Česká republika, domácí), Petr VAŠINA (203 Česká republika, domácí) a Pavel SOUČEK (203 Česká republika, garant, domácí)

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: 5.400 v roce 2022

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

UT WoS

001240841000001

Klíčová slova anglicky

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

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 14. 6. 2024 15:14, Mgr. Marie 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
LM2018097, projekt VaV
Název: Centrum výzkumu a vývoje plazmatu a nanotechnologických povrchových úprav (Akronym: CEPLANT)
Investor: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR, R&D centre for plasma and nanotechnology surface modifications