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高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（HIPIMS）技術は、高度なイオン化と高品質のコーティングを密な構造と滑らかな形態で合成する能力により、広く使用されています。ただし、直流のマグネトロンスパッタリング（DCMS）と比較して、HIPIMを介した最大位相コーティングの堆積、およびパルス幅や周波数などのプロセスパラメーターによるコーティングの特性の調整に比べて、限られた努力がなされています。この研究では、CR2ALC最大相コーティングは、ネットワーク構造TIBW/TI6AL4V複合材にHIPIMSを介して堆積します。堆積速度、微細構造、結晶配向、およびCR2ALC最大相コーティングの電流波形での変化周波数（1.2-1.6 kHz）およびパルス幅（20-60μs）による平均力の影響を調査するために比較研究が行われました。X線回折（XRD）、走査型電子顕微鏡（SEM）、および原子間力顕微鏡（AFM）を使用して、堆積したコーティングを特徴付けました。パルス幅の影響は、HIPIMの平均力を高める際の頻度よりも深刻でした。XRDの結果は、Ex SituアニーリングがアモルファスCr-Al-Cコーティングを多結晶Cr2ALC最大相に変換したことを示しました。CR2ALCコーティングの堆積速度、ガス温度、粗さは平均出力に依存し、堆積速度が16.5から56.3 nm/minに増加したことがわかりました。さらに、HIPIMSによって生成されたCR2ALC最大位相コーティングは、19.7 GPAおよび286 GPAの硬度と弾性率の改善を示し、主な特徴として密度とカラムの形の形態のために優れた骨折の靭性と耐摩耗性を備えています。
高出力インパルスマグネトロンスパッタリング（HIPIMS）技術は、高度なイオン化と高品質のコーティングを密な構造と滑らかな形態で合成する能力により、広く使用されています。ただし、直流のマグネトロンスパッタリング（DCMS）と比較して、HIPIMを介した最大位相コーティングの堆積、およびパルス幅や周波数などのプロセスパラメーターによるコーティングの特性の調整に比べて、限られた努力がなされています。この研究では、CR2ALC最大相コーティングは、ネットワーク構造TIBW/TI6AL4V複合材にHIPIMSを介して堆積します。堆積速度、微細構造、結晶配向、およびCR2ALC最大相コーティングの電流波形での変化周波数（1.2-1.6 kHz）およびパルス幅（20-60μs）による平均力の影響を調査するために比較研究が行われました。X線回折（XRD）、走査型電子顕微鏡（SEM）、および原子間力顕微鏡（AFM）を使用して、堆積したコーティングを特徴付けました。パルス幅の影響は、HIPIMの平均力を高める際の頻度よりも深刻でした。XRDの結果は、Ex SituアニーリングがアモルファスCr-Al-Cコーティングを多結晶Cr2ALC最大相に変換したことを示しました。CR2ALCコーティングの堆積速度、ガス温度、粗さは平均出力に依存し、堆積速度が16.5から56.3 nm/minに増加したことがわかりました。さらに、HIPIMSによって生成されたCR2ALC最大位相コーティングは、19.7 GPAおよび286 GPAの硬度と弾性率の改善を示し、主な特徴として密度とカラムの形の形態のために優れた骨折の靭性と耐摩耗性を備えています。
The high-power impulse magnetron sputtering (HiPIMS) technique is widely used owing to the high degree of ionization and the ability to synthesize high-quality coatings with a dense structure and smooth morphology. However, limited efforts have been made in the deposition of MAX phase coatings through HiPIMS compared with direct current magnetron sputtering (DCMS), and tailoring of the coatings' properties by process parameters such as pulse width and frequency is lacking. In this study, the Cr2AlC MAX phase coatings are deposited through HiPIMS on network structured TiBw/Ti6Al4V composite. A comparative study was made to investigate the effect of average power by varying frequency (1.2-1.6 kHz) and pulse width (20-60 μμs) on the deposition rate, microstructure, crystal orientation, and current waveforms of Cr2AlC MAX phase coatings. X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), and atomic force microscopy (AFM) were used to characterize the deposited coatings. The influence of pulse width was more profound than the frequency in increasing the average power of HiPIMS. The XRD results showed that ex situ annealing converted amorphous Cr-Al-C coatings into polycrystalline Cr2AlC MAX phase. It was noticed that the deposition rate, gas temperature, and roughness of Cr2AlC coatings depend on the average power, and the deposition rate increased from 16.5 to 56.3 nm/min. Moreover, the Cr2AlC MAX phase coatings produced by HiPIMS exhibits the improved hardness and modulus of 19.7 GPa and 286 GPa, with excellent fracture toughness and wear resistance because of dense and column-free morphology as the main characteristic.
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