J 2025

Effects of nitrogen content on microstructure and mechanical properties of DC magnetron sputtered Cr-Mn-Mo-Si-Y-(N) high entropy coatings

VRÁNA, Lukáš; Tomasz STASIAK; Matej FEKETE; Vilma BURŠÍKOVÁ; Zsolt CZIGÁNY et al.

Základní údaje

Originální název

Effects of nitrogen content on microstructure and mechanical properties of DC magnetron sputtered Cr-Mn-Mo-Si-Y-(N) high entropy coatings

Autoři

VRÁNA, Lukáš; Tomasz STASIAK; Matej FEKETE; Vilma BURŠÍKOVÁ; Zsolt CZIGÁNY; Katalin BALÁZSI a Pavel SOUČEK

Vydání

Surface and Coatings Technology, Elsevier B.V. 2025, 0257-8972

Další údaje

Jazyk

angličtina

Typ výsledku

Článek v odborném periodiku

Obor

20506 Coating and films

Stát vydavatele

Švýcarsko

Utajení

není předmětem státního či obchodního tajemství

Odkazy

Impakt faktor

Impact factor: 6.100 v roce 2024

Označené pro přenos do RIV

Ano

Organizační jednotka

Přírodovědecká fakulta

EID Scopus

Klíčová slova anglicky

Crystal structure; High entropy alloy; High entropy nitride; Lattice distortion; Nitride formation enthalpy; Reactive magnetron sputtering

Štítky

Příznaky

Mezinárodní význam, Recenzováno
Změněno: 9. 7. 2025 13:54, Mgr. Marie Novosadová Šípková, DiS.

Anotace

V originále

This study investigates Cr-Mn-Mo-Si-Y-(N) high-entropy alloy and high-entropy nitride coatings, combining strong and weak nitride-forming elements with large atomic radii differences. The coatings are deposited using reactive DC magnetron sputtering in an Ar/N2 atmosphere. The research examines the effects of varying N2 flow rates, substrate temperatures, and bias. The coatings are stabilized by nitrogen vacancies as N content saturated under 45 at.%. It is observed that bias does not influence chemical composition or structure. Nanostructure analysis reveals that coatings are composed of Cr-Mo-rich with nanocrystallites and amorphous Si-Mn-rich nanolayers. Crystallization occurs in coatings that contain at least 40 at.%. of N and are deposited at 580°C. The mechanical properties improve with nitrogen incorporation and 580°C substrate temperature, achieving peak hardness and reduced modulus of 15.5 and 195.1 GPa, respectively. Elastic HIT/Er and plastic HIT3/Er2 deformation parameters reach values up to 0.09 and 0.12 GPa, respectively. The results suggest that the high content of Mn, which is a weak nitride former, and the lattice distortion caused by Si and Y, hindered long-range ordering. The study highlights that nitrogen content strongly governs the properties of high-entropy nitride coatings, offering first insights into this novel material system.

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
90239, velká výzkumná infrastruktura
Název: CEPLANT II