This study formed a hard TiAlSiWN coating layer using Ti, Al, Si and W raw powders that were mechanically alloyed and refined. The TiAlSi and TiAlSiW coating targets were fabricated using a single PCAS process in a short time with the optimal sintering conditions. The coating targets were deposited on the WC substrate by forming coating layers using TiAlSiN and TiAlSiWN nitride nano-composite structures with an AIP process. The properties of the nitride nano-composite coating layers were compared according to the addition of W. The microstructure of the nitride nano-composite coating layer was analyzed, focusing on the distribution of the crystalline phases, amorphous phases ($Si_3N_4$), and growth orientation of the columnar crystal depending on the addition of W. The mechanical properties of the coating layers were exhibited a hardness of approximately $3,000kg/mm^2$ and adhesion of about 117.77N in the TiAlSiN. In particular, the TiAlSiWN showed excellent properties with a hardness of more than $4,300kg/mm^2$ and an adhesion of about 181.47N.
High-entropy TiAlCrSiN nano-composite coating was designed to improve mold life for high temperature liquid molding. Alloy design, powder fabrication and single alloying target fabrication for the high-entropy nano-composite coating were carried out. Using the single alloying target, an arc ion plating method was applied to prepare a TiAlCrSiN nano-composite coating had a 30 nm TiAlCrSiN layers are deposited layer by layer, and form about 4 ㎛-thickness of multi-layered coating. TiAlCrSiN nano-composite coating had a high hardness of about 39.9 GPa and a low coefficient of friction of less than about 0.47 in a dry environment. In addition, there was no change in the structure of the coating after the dissolution loss test in the molten metal at a temperature of about 1100 degrees.
Effects of metal coating treatment on SiC particle on wetting behavior and interfacial strength were studied. Experimental variables are included types of coated metallic films such as Cu and Ni-P, and temperatures of heat-treatment under vacuum. The experimental results concerning wetting phenomena of liquid Al on SiC, showed that coating treatment of metallic film on SiC particles remarkably improves the wetting behavior of liquid Al on SiC, especially in the case of Ni-P coating. The interfacial strength of Al/SiC composites made of coated SiC plate was higher than that of the composite with non-coated SiC plate although the coating treatment was not perfect.
Al-Si coated boron steel has been widely used as commercial hot stamping steel. When the steel is heated at 900~930℃ for 5 min in an electric furnace, thickness of the coating layer increases as a consequence of formation of intermetallic compounds and diffusion layer. The diffusion layer plays an important roll in blunting the propagation of crack from coating layer to base steel. Change in microstructure and coating layer of Al-Si coated boron steel after conductive heating with higher heating rate than electric furnace has been investigated in this study. Conductive-heated steel showed the martensitic structure with vickers hardness of 505~567. Both intermetallic compounds in coating layer and diffusion layer were not observed in conductive-heated steel due to rapid heating. It has been found that the conductive-heating consisting of rapid heating to 550℃ which is lower than melting point of Al-Si coating layer, slower heating to 900℃, and then 1 min holding at 900℃ is effective in forming intermetallic compound in coating layer and diffusion layer.
Hard coatings are known to improve the performance of cutting tools in aggressive machining applications, such as high speed machining. New superhard Ti-Al-Si-W films, characterized by a nanocomposite nano-sized (Ti,Al,Si)N crystallites embedded in amorphous $Si_3 N_4$ matrix, could be successfully synthesized on WC-Co substrates by a hybrid coating system of arc ion plating(AIP) and sputtering method. The hardness of Ti-Al-Si-N film increased with incorporation of Si, and had the maximum value ~50 GPa at the Si content of 9 at.%, respectively. And the X-ray diffraction patterns of Ti-Al-Si-N films with various Si content is investigated. In this study, Ti-Al-Si-N coatings were applied to end-mill tools made of WC-Co material by a hybrid coating system. Cutting tests fir the high-hardened material (STD11,$H_R$)C62 and their performances in high speed cutting conditions were studied. Also, the tool wear and tool lift of Ti-Al-Si-N with various si(6, 9, 19) contents were measured.
Kim, Tetsuro ata;Keisuke Uenishi;Akira Ikenaga;Kojiro F. Kobayashi
대한용접접합학회:학술대회논문집
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대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.726-731
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2002
Reaction synthesis is a process to form ceramics, intermetallics and their composites from elemental powder mixture. Application of this process to a surface modification techniques has a possibilities to enable the process at a lower temperature or for a shorter time, although synthesized materials are likely to include voids and unreacted elements. This paper intend to examine the effect of Si addition to the mixture of Al and Ni on the densification of synthesized Ni-Al intermetallic compounds and to evaluate the surface properties of obtained coatings. By the Si addition, exothermic reaction temperature to form Ni-Al intermetallic was lowered to be below the melting point of Al. Si soluted $Al_3$Ni$_2$, $Al_3$Ni and $Al_{6}$Ni$_3$Si were mainly formed in the coating layer when powder mixture was heated to 973K for 300s. Besides, densification was enhanced by increasing hot press pressure, Si additions and heating rate. When the composition of eutectic Al-Si reaches 78%, void ratio of sintered compact reduced to 0.4%. It is caused by higher flowability of Al-Si liquid phase generated and its infiltration into the void. Since the hardness of NiAl(Si) compound (about 600HV) formed in the coating layer is higher than that of Ni-Al compound (about 400HV), coating layer with high density and superior wear property is obtained by hot press using reaction synthesis from Al-Ni-Si powder mixture.
Al-MIS(p-Si)태양전지의 최대 효율은 Al 박막을 0.6A/sec 이하의 속도로 증착시켜 80Å인 두께가 되었을 때임을 알았다. ZnS와 SiO로 AR coating을 했는데, 단층 피막일때는 각각 570Å과 690Å인 박막 두께에서 최대 Isc를 나타냈다. 이는 quarter-coating 조건인 n1d1=λ/4를 만족함을 알았다. 이중층 피막일 때는 한 층을 단층 피막때의 최적 두께를 유지하면서 다른 한 층을 조절했다. 이때의 최대 Isc는 단층피막일 때와 비슷한 값이었으나 넓은 범위의 두께에서 그 값이 그대로 유지되었다. 한편 dzns/ds10=1.9/2.3=570/690인 관계를 유지하면서 총 두께를 각각의 단층피막때의 최적 두께 합에 대해서 70∼90%로 얇게 했을 때 앞에서 논의한 어떤 경우보다도 20%이상의 더 높은 Isc를 얻을 수 있었다 따라서 높은 효율을 얻으면서 정밀한 두께 조절이 불필요한 새로운 AR coating방법을 얻었다.
Ti-Al-N ($Ti_{75}$$Al_{25}$ N) and Ti-Al-Si-N ($Ti_{69}$$Al_{23}$$Si_{8}$N) coatings synthesized by a DC magnetron sputtering technique were studied comparatively with respect to phase characterization and high-temperature oxidation behavior. $Ti_{69}$$Al_{23}$$Si_{ 8}$N coating had a nanocomposite microstructure consisting of nanosized(Ti,Al,Si)N crystallites and amorphous $Si_3$$N_4$, with smooth surface morphology. Ti-Al-N coating of which surface $Al_2$$O_3$ layer formed during oxidation suppressed further oxidation. It was sufficiently stable against oxidation up to about $700^{\circ}C$. Ti-Al-Si-N coating showed better oxidation resistance because both surface Ab03 and near-surface $SiO_2$ layers suppressed further oxidation. XRD, GDOES, XPS, and scratch tests were performed.
Quinary Ti-Al-Si-C-N films were successfully synthesized on SUS 304 substrates and Si wafers by a hybrid coating system combining an arc ion plating technique and a DC reactive magnetron sputtering technique. In this work, the effect of Si content on the microstructure and mechanical properties of Ti-Al-C-N films were systematically investigated. It was revealed that the microstructure of Ti-Al-Si-C-N coatings changed from a columnar to a nano-composite by the Si addition. Due to the nanocomposite microstructure of Ti-Al-Si-C-N coatings, the microhardness of The Ti-Al-Si-C-N coatings significantly increased up to 56 GPa. In addition the average friction coefficients of Ti-Al-Si-C-N coatings were remarkably decreased with Si addition. Therefore, Ti-Al-Si-C-N coatings can be applicable as next-generation hard-coating materials due to their improved hybrid mechanical properties.
Cr and AlSi (Si=20 and 66 at.%) target들을 이용하여 Closed-field unbalanced magnetron sputtering (CFUBMS)으로 증착된 주기($\Lambda$)가 2.3 nm에서 8.0nm인 CrN/AlSiN multilayer coatings의 crystal structure, 화학적 조성, 및 기계적 특성을 glow discharge optical emission spectroscopy (GDOES), X-ray diffractometry (XRD), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and nano-indenter 등의 분석장비를 이용하여 분석하였다. 고온안정성을 시험하기 위하여 $800^{\circ}C$와 $1000^{\circ}C$ 공기중 에서 30분 열처리하였다. CrN/AlSiN multilayer coatings의 고온안정성은 Si조성이 증가함에 따라 향상되었다. Si이 18.2 at.%함유된 coating이 가장 우수한 고온안정성을 갖고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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