Добірка наукової літератури з теми "Наноструктурне покриття"

В роботі наводяться результати удосконалення технології формування струмопровідних електродів п’єзоелектричних елементів та розробка пристроїв з п’єзоелектричної кераміки з розділеними електродами методом, що базується на технології комбінованої електронно-променевої модифікації. Показано перспективу використання методу термовакуумного напилення при отриманні покриттів електродів на виробах з п’єзоелектричної кераміки сорту ЦТС. Особливістю такого комбінованого методу є здійснення його в одному технологічному циклі «термовакуумне осадження – електронно-променева модифікація покриття» за незмінних умов робочого середовища, що виключає утворення хімічних сполук в осаджуваному покритті на проміжному етапі формування наноструктурних утворень. Встановлено, що утворені за запропонованою технологією срібні покриття на п’єзоелектричних елементах є більш рівномірними та однорідними порівняно з покриттями, отриманими у традиційний (промисловий) спосіб. Як практичний результат реалізації запропонованої в статті технології розроблено конструкції пристроїв п’єзоелектроніки на основі елементів із п’єзоелектричної кераміки зі сформованими на їх поверхні розділеними електродами, зокрема багатосекційного п’єзоелектричного перетворювача. Найбільш цікавим у цьому випадку є те, що п’єзоелемент (пружне монолітне тверде тіло) може одночасно мати різні властивості внаслідок технологічних можливостей методу термовакуумного напилення. Зміна розмірів електродів, їх взаємне розташування дають змогу впливати на параметри вихідних сигналів і відкривають широкі можливості для створення п’єзоелектричних перетворювачів для комп’ютерних систем критичного застосування. Основна перевага використання перетворювачів з п’єзокерамічних матеріалів у комп’ютерних системах пов’язана з їх особливою конструкцією, що дає можливість реалізувати принципово різні схеми в одному такому елементі.

Технологія електроіскрового легування (ЕІЛ) широко використовується при підготовці поверхневого шару деталей при відновленні та ремонті. Вона широко використовується в багатьох промислових процесах. Поверхні деталей машин зміцнюються для поліпшення властивостей за допомогою технології ЕІЛ. У статті представлена історія розвитку та термінологія технології ЕІЛ. Приведено принцип та процес роботи ЕІЛ. Розглянуто конструкції різних типів вібраційного обладнання. Наведені узагальнені характеристики процесу ЕІЛ. Представлено останні досягнення розвитку технології ЕІЛ в існуючих та нових областях застосування. Наведено нові напрями застосування ЕІЛ. Розглануто покриття, що сформоване плавленням аморфної структури та реакція на місці в цементованому карбіді, багатошаровий композитний процес та композитне покриття з багатьох матеріалів, сплав з високою ентропією, покриття наноструктурою та біологічне покриття. В статті розглянуто існуючі проблеми технології ЕІЛ, перспективні напрямки досліджень та майбутній розвиток технології ЕІЛ.

Проаналізовано існуючі способи нанесення вакуумних покриттів. Обґрунтовано переваги методу вакуумного йонно-плазмового напилення покриттів в умовах йонного бомбардування (метод КІБ), порівняно з іншими. Наведено класифікацію катодних плям (КП) та їхній вплив на величину ерозії катода. Встановлено залежності струму розряду, при якому починається поділ КП, і величин коефіцієнтів ерозії від матеріалу катода. Охарактеризовано структуру та фазовий склад плазмової дуги та їхній вплив на ступінь іонізації. Наведено відомості про типи магнітних фільтрів різноманітних конструкцій для зменшення у плазмовому потоці частки крапельної фази та макрочастинок. Розглянуто типи випаровувачів та їхню класифікацію залежно від способу утримання КП на поверхні випаровування катода та від впливу на КП з метою надання їй певної швидкості руху по визначеній траєкторії. Наведено вимоги до конструкції випаровувачів, розглянуто їхні основні типи. Проаналізовано результати дослідження трибологічних характеристик, залишкових напружень покриттів на підставі Ті, Zr, Mo, Al, Cr, W. Висвітлено принципи формування багатошарових покриттів. Охарактеризовано способи одержання наноструктурних покриттів. Зроблено висновок про необхідність звернути увагу на дослідження властивостей покриттів, які працюють в умовах одночасного впливу механічних навантажень і технологічних середовищ.

Сучасні матеріали конструкційного, інструментального та функціонального призначення, повинні мати високі значення твердості, зносостійкості, втомної міцності і корозійної стійкості. В даний час це досягається такими технологічними методами, як нанесення плівок, покриттів і захисних шарів; зміна фізико-хімічних властивостей поверхневих шарів основного матеріалу деталі методами модифікування; комбіновані методи обробки, що поєднують модифікування поверхні і нанесення покриттів. У конкретних випадках завдання вибору цих методів представляє складну. У процесі досліджень використані методи оптичної та електронної мікроскопії, рентгенографії, метод вимірювання мікротвердості, визначення мікрохрупкості, визначення характеристик пластичності, а також вимірювання коефіцієнта тертя, випробування зносостійкості, випробування адгезійної міцності методом склерометри. Для підвищення ресурсу пари тертя «піввісь-підшипник», розроблений і науково обгрунтований метод поверхневого зміцнення сталевої деталі «Піввісь» за допомогою іонно-плазмового нанесення зносостійкого покриття нітриду титану. Розроблено технологічний процес іонно-плазмового нанесення зносостійкого столбчатого наноструктурованого покриття нітриду титану з оптимальним поєднанням експлуатаційних властивостей.

Актуальною темою матеріалознавства, є розвиток трибологічних властивостей захисних покриттів. Вагомим внеском у цьому питанні вважається дослідження наноструктур. У даному випадку розглянуто результати комплексних досліджень наноструктурних покриттів TiN і MоN, а також багатошарові структури з TiN/MоN. Можна відмітити, що чергування наношарів нітридів титану і молібдену призвело до поєднання сильних якостей цих моно-структур, насамперед зносостійкість, твердість та стійкість до корозії і окислення.

До ріжучих інструментів та різноманітних деталей, що використовуються у металургійній промисловості та в аерокосмічній галузі останнім часом висуваються підвищені вимоги щодо їх ефективності та витривалості при експлуатації в екстремальних умовах. Вони повинні демонструвати високу твердість, стійкість до окислення, термічну стійкість, а також витримувати великі навантаження без руйнування. Для поліпшення характеристик основного матеріалу ріжучих інструментів найчастіше застосовують нанесення на його поверхню шару захисного покриття. Останнім часом у якості таких покриттів широко застосовуються системи багатокомпонентних нітридів.

Актуальним напрямком матеріалознавства є наноструктурні покриття на основі перехідних металів. Для досліджень нами було обрано поєднання нітридів молібдену і хрому. Така система у багатошаровому поєднанні, при підборі оптимальної товщини бішару CrN/MoN забезпечить новий якісний рівень захисних покриттів ріжучих елементів.

Тонкі покриття на основі боридів перехідних металів мають високу температуру плавлення та твердість, і знайшли широкий діапазон використання у різних галузях промисловості, за рахунок ефективного підвищення захисних властивостей. Для нанесення даних покриттів високу популярність здобув метод нереактивного магнетронного розпилення композиційних мішеней за участю іонного бомбардування, за рахунок високої варіативності в плані регулювання параметрів.

Дисертація присвячена встановленню загальних закономірностей і механізмів формування багатоелементних (NbN, NbSiN, NbAlN, (TiZrAlYNb)N, (TiZrHfVNb)N і (TiZrHfVNbTa)N) і багатошарових ([TiN/MoN]n/П, [TiN/ZrN]n/П, [MoN/CrN]n/П і [TiN/SiC]n/П) наноструктурних покриттів, визначенню впливу енергетичних і термодинамічних параметрів осадження покриттів на їх структурно-фазовий стан і фізико-механічні властивості. Отримані результати комплексних досліджень доповнюють і розширюють сучасні уявлення про фізичні основи формування структури, мікроструктури, фізико-механічних та трибологічних властивостей багатоелементних і багатошарових наноструктурних покриттів на основі нітридів тугоплавких і перехідних металів, осаджених вакуумно-дуговим випаровуванням або магнетронним розпорошенням. Передусім це стосується впливу параметрів осадження, таких як тиск реактивної азотної атмосфери, потенціал зміщення, що подавався на підкладинки, температура підкладинок, товщини бішарів багатошарових покриттів. Одержані експериментальні дані, доповнені результатами розрахунків на основі першопринципної молекулярної динаміки, сприяють подальшому розвитку теоретичних уявлень про формування багатоелементних та багатошарових нітридних покриттів з керованими властивостями. Дослідження впливу термічного відпалювання та іонної імплантації високими дозами іонів на структурно-фазовий стан та фізико-механічні властивості покриттів дозволяють глибше розуміти фізичні процеси, що відбуваються у покриттях внаслідок дії згаданих процесів.
Диссертация посвящена определению общих закономерностей и механизмов формирования многоэлементных (NbN, NbSiN, NbAlN, (TiZrAlYNb)N, (TiZrHfVNb)N и (TiZrHfVNbTa)N) и многослойных ([TiN/MoN]n/П, [TiN/ZrN]n/П, [MoN/CrN]n/П и [TiN/SiC]n/П) наноструктурных покрытий, выявлению влияния энергетических и термодинамических параметров осаждения покрытий на их структурно-фазовое состояние и физико-механические свойства. Полученные результаты комплексных исследований дополняют и расширяют современные представления о физических основах формирования структуры, микроструктуры, физико-механических и трибологических свойств многоэлементных и многослойных покрытий на основе нитридов тугоплавких и переходных металлов, осажденных вакуумно-дуговым испарением или магнетронным распылением. Прежде всего, это касается влияния параметров осаждения, таких как давление реактивной азотной атмосферы, потенциал смещения, подававшийся на подложки, температура подложек, толщина бислоев многослойных покрытий. Полученные экспериментальные данные, дополненные результатами расчетов на основе первопринципной молекулярной динамики, способствуют дальнейшему развитию теоретических представлений о формировании многоэлементных и многослойных нитридных покрытий с контролируемыми свойствами. Исследование влияния термического отжига и ионной имплантации высокими дозами ионов на структурно-фазовое состояние и физико-механические свойства покрытий позволяют более глубоко понимать физические процессы, происходящие в покрытия в результате действия упомянутых процессов.
The dissertation is devoted to the establishment of general laws and mechanisms of formation of multielement (NbN, NbSiN, NbAlN, (TiZrAlYNb)N, (TiZrHfVNb)N and (TiZrHfVNbTa)N) and multilayer ([TiN/MoN]n/Sub, [TiN/ZrN]n/Sub, [MoN/CrN]n/Sub and [TiN/SiC]n/Sub) nanostructured coatings, determination of the influence of energy and thermodynamic deposition parameters on their structural-phase state and physical-mechanical properties. The obtained results of complex studies supply and extend the modern ideas about the physical foundations of the formation of the structure, microstructure, physical-mechanical and tribological properties of multi-element and multilayer nanostructured coatings based on nitrides of refractory and transition metals deposited by vacuum-arc evaporation or magnetron sputtering. Most of all, it concerns the influence of deposition parameters, such as reactive nitrogen atmosphere pressure, bias potential, substrate temperature, bilayer thickness. The obtained experimental data, supplemented by the results of the principle-principles molecular dynamics calculations, contribute to the further development of theoretical ideas about the formation of multielement and multilayer nitride coatings with controlled properties. Investigation of the influence of thermal annealing and high dose ion implantation on the structure-phase state and physical-mechanical properties of the coatings allow deeper understanding of the physical processes occurring in the coatings due to the action of the mentioned processes.

У дипломній роботі було досліджено процеси формування структури, складу, а також взаємозв’язок структурно-фазового стану і механічних та трибологічних властивостей ноноструктурних багатошарових покриттів на основі WN.