Добірка наукової літератури з теми "Стійкість термічна"

Незважаючи на те, що вчені приділяють велику увагу гідриду магнію, методам його отримання і дослідження властивостей, останній все ще не знайшов широкого застосування в якості акумулятора водню для автомобільної промисловості через труднощі двох основних недоліків: високу температуру (300 ° С при 0, 1MPa H2) і його повільної кінетики дисоціації. У даній роботі з метою зниження температури, поліпшення кінетики розкладу стехиометрического гідриду MgH2 була досліджена можливість його комплексного легування Si, Ti, Fe з використанням методу реактивного механохімічного легування (РМС). Механічний сплав (МС) Mg + 10% ваг. Si + 2% ваг. Ti + 2% ваг. був синтезований і його фазовий склад, мікроструктура, водородосорбціонние властивості, термічна стабільність і кінетика десорбції водню були досліджені з використанням методів рентгенівської дифракції (XRD), скануючої електронної мікроскопії (SEM) і термодесорбціонної спектроскопії (TDS). Для оцінки впливу комплексного легування Ti, Fe, Si на температуру розкладання і термостабільність, ізобари десорбції водню з фази MgH2 отримані при першому нагріванні після РМС зразків МС і після подальшого циклічного гідрування з газової фази. Всі ізобари були отримані при тиску водню в реакторі 0,1 МПа і швидкості нагріву зразка 3 О/хв. Вони були використані для визначення як температури початку десорбції водню (Тн.) з гидридной фази MgH2 МС, так і температури Tмак., що відповідає максимальній швидкості виділення водню. Кінетичні криві десорбції водню з механічного сплаву-композиту отримані при постійному тиску водню 0,1 МПа в реакторі і температурах 310 і 330 °С. Їх використовували для визначення часу виділення половини кількості водню (τ 1 / 2) і загальної кількості водню (τп) для МС. Виявлено, що добавки Si, Ti, Fe до магнію значно покращують кінетику десорбції водню з гидридной фази MgH2 отриманих МС. Однак ефект зниження термодинамічної стабільності гидридной фази MgH2 в результаті її комплексного легування не спостерігається. Розроблені матеріали дозволяють використовувати їх в стаціонарних умовах застосування. Бібл. 23, табл. 2, рис. 7.

Наведено аналіз клеїв, які використовують для склеювання деревини у деревообробному і меблевому виробництвах, зважаючи на їх екологічність, токсичність, походження, економічність, способи виробництва і сфери застосування. Особливу увагу приділено термопластичним полівінілацетатним клеям, які є одними з найперспективніших на сьогодні для склеювання як звичайної, так і термічно модифікованої деревини. В умовах зростання вимог до екологізації промисловості та обмежень використання матеріалів, що містять шкідливі хімічні компоненти, виникла потреба у розробленні нових методів модифікування деревини, які базувались би на принципах екологічності та ресурсоощадності. Показано, що за дії на деревину температури 180–240 °С в її біологічному складі відбуваються незворотні зміни, які впливають на властивості кінцевого продукту, зокрема: покращена формостійкість та стійкість до високих температур, абсолютна стійкість до біологічних уражень, висока вологостійкість (адсорбційні властивості у 3–5 разів нижчі, ніж у звичайної деревини), однорідність кольору за глибиною, довговічність, екологічність тощо. Усі зазначені вище властивості термічно модифікованої деревини зумовлюють універсальність її використання: як конструкційного матеріалу, стійкого до атмосферних впливів (вуличні конструкції, ландшафтний дизайн, будівництво мостів, причалів, облицювання водних каналів), для зовнішнього та внутрішнього оздоблення фасадів та житлових приміщень, виготовлення меблів, підлогового покриття, музичних інструментів тощо. Сфера застосування термодеревини така ж широка, як і сфера застосування звичайної деревини. Зокрема, з термічно модифікованої деревини можна виготовляти малі архітектурні форми, садово-паркові конструкції. Одним з пріоритетних напрямів наукових досліджень є вивчення термодеревини, що може використовуватися як матеріал для несних конструкцій. Зокрема, у вигляді композитного клеєного бруса ("клеєний термобрус"), що об'єднує ламелі з модифікованої та звичайної деревини. Наведено аналіз впливу зміни фізико-механічних властивостей термічно модифікованої деревини на міцність та довговічність клейових з'єднань.

Мета. Метою дослідження є удосконалення технології термічної обробки основного трубопресового інструмента – голки-оправки для пресування неіржавіючих труб на трубопрофільних пресах для подальшого вибору оптимальних режимів термозміцнення.Методика. Для проведення дослідження з поковок діаметром 250 мм були вирізані зразки розміром 10×10×55 мм і піддані остаточній термічній обробці в цехових умовах при різних температурних режимах загартування, відпуску і хіміко-термічної обробки. Виготовлення мікрошліфів зводилось до виконання наступних операцій: шліфування, полірування й травлення. Проведено мікроструктурний аналіз зразків і визначена твердість після різних режимів термічної обробки.Результати. Побудовані і досліджені графіки залежності твердості зразків від температури загартування, відпуску, запропонований оптимальний режим газового азотування (що підтверджено результатами замірів твердості) для отримання високих експлуатаційних властивостей трубопресового інструмента і отримання необхідного балу зерна, проведено дослідження структури азотованого шару (мікроструктурне і електронне). Результатом роботи є розробка оптимального режиму термозміцнення інструмента (голки-оправки) (загартування з двократним відпуском і послідуючим азотуванням замість традиційного режиму – загартування з трикратним відпуском), що підвищує міцність, зносо- і теплостійкість сталі шляхом утворення стійких у процесі нагрівання карбідів, нітридів, боридів і т. п. В результаті сталь здобуває високу твердість на поверхні HRC 71 – 72, що не змінюється при нагріванні до 400 – 450 °С, високу опірність зношуванню, високі границі витривалості, корозійну стійкість.Наукова новизна. Вперше науково обґрунтовано вибір більш ефективного режиму термозміцнення трубопресового інструмента (з проведенням мікроструктурних досліджень), що дозволяє його використовувати в реальних умовах виробництва неіржавіючих труб на трубних підприємствах «ПрАТ Сентравіс Продакшн Юкрейн», «ТОВ ВО Оскар» та ін.Практична цінність. Удосконалення технології термічної обробки голки-оправки (загартування з відпуском і послідуючим азотуванням замість звичайної технології – загартування з відпуском) дозволить збільшити стійкість пресового інструмента на 30 % та знизити витрати по переробці виготовлення неіржавіючих труб, а також покращити якість внутрішньої поверхні труб (відсутність плівок, порізів та інших дефектів неіржавіючих труб).

Тверезовська Н.Т., Тарнавська Т. В. Осмислення поняття "система" в різних галузях наукових знань. У статті розглянуто тлумачення терміна «система» в різних галузях наукових знань. Простежено історію становлення та розвитку принципу цілісності в наукових дослідженнях. Розглянуто визначення понять, які характеризують будову та функціонування систем: елемент, підсистема, компонент, зв’язок, мета, структура, стан системи, рівновага, стійкість, розвиток, адаптація.

В ході виконання даної роботи було розглянуто процес зношування футеровки конвертера. Остання може витримувати тисячі плавок, кожна з яких тим чи іншим чином впливає на термін служби футеровки. Було вивчено досвід 91 сесії роботи футеровок за сім років (загалом – більше 145 тисяч плавок). Метою дослідження є розробка сімейства моделей залежностей стійкості футеровки конвертера від відомих технічних та технологічних чинників, задля подальшого надання рекомендацій щодо ведення виробничого процесу.Пропонується використання отриманих моделей в складі інтегрованої системи керу-вання металургійним підприємством, а саме в підсистемі підтримки прийняття рі-шень оператором конвертера для формування порад щодо збільшення тривалості ро-боти поточної футеровки.

Багаторічний термін знаходження земляних гребель під постійним напором, кардинально міняє їхню здатність опору фільтраційному потоку через тіло греблі. Моніторинг показує, що збільшення швидкості та обсягу фільтрації, має геометричну прогресію, що є небезпекою настання критичного моменту та розмиву тіла греблі. Важливим фактором такого явища є те що, греблі виконуються дрібнодисперсних грунтів, які з легкістю піддаються вимиву їх часток з тіла греблі. Запропонований метод дає можливість стабілізувати протифільтраційну стійкість грунтової греблі

Економічні причини визначають зростання вимог до термінів активного функціонування космічних апаратів. Необхідно забезпечення терміну їх експлуатації на геостаціонарній орбіті ≥ 15 років, при реально досягаємому ≤ 8. Забезпечення три-валих термінів активного функціонування обмежуються недостатньою радіаційною стійкістю електронної компонентної бази. На прикладі угруповання Geostationary Operational Environmental Satellites (GOES), що складається з 8 супутників, показано, що тривалість роботи апаратів моніторингу навколишнього середовища в умовах протонного і електронного опромінення істотно нижча за очікувану. Основним прак-тично важливим завданням є пошук технологічних рішень для збільшення тривалості функціонування бортовий радіоелектронної апаратури космічних апаратів (БРЕА).Метою цієї роботи є розрахункове прогнозування збільшення складності БРЕА при збереженні існуючого рівня радіаційної стійкості елементної компонентної бази.У середовищі MathCAD проведено моделювання і прогнозування ускладнення бор-товий радіоелектронної апаратури космічних апаратів, що пов'язується з недостат-ньою радіаційної стійкістю елементної компонентної бази. Пропонується впро-вадження в технологію виготовлення бортової радіоелектронної апаратури ефектив-них технологій збільшення радіаційної стійкості активних npn структур ІС на основі монокристалів кремнію, легованих германієм (CZ-Si <P, Ge>.

Корозією називають руйнування матеріалів під впливом навколишнього середовища в результаті її хімічного або електрохімічного впливу ( корозія походить від латинського слова «corrodere» - роз'їдати, руйнувати).

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктор технічних наук за спеціальністю 05.09.01 "Електричні машини і апарати" (141 – електрична інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2018 р. У дисертаційній роботі розглянуто проблеми створення мультифізичних моделей, що використовуються при дослідженні і проектуванні вакуумних вимикачів середньої напруги. Об'єкт дослідження – нестаціонарні електромагнітні процеси в неоднорідному, нелінійному, рухомому середовищі, що проводить електричний струм і включає в себе висококоерцитивні постійні магніти; процеси, пов'язані з теорією пружності, механікою твердого тіла, явищами в нестаціонарних теплових полях і теорією механіки суцільних середовищ. Предмет дослідження – вакуумні вимикачі з бістабільними поляризованими актуаторами та закономірності їхньої роботі в динамічних режимах; закономірності та механізм статичної і динамічної деформації контактної системи вимикача під впливом актуатора; здатність вимикача до вмикання та його термічна стійкість під дією аварійних надструмів; рідинні демпфери; електричні схеми керування актуатором. Методи дослідження – дослідження електромагнітних, механічних, теплових процесів і процесів течії рідини базуються на аналітичних і чисельних математичних моделях, які враховують найбільш суттєві лінійні та нелінійні взаємозв'язки між явищами. Чисельні розв'язання диференційних рівнянь в часткових похідних проводяться в спеціальних прикладних пакетах програм, достовірність результатів яких багаторазово перевірена і не викликає сумнівів, а також програмах, написаних здобувачем, які перевірені експериментально. В роботі отримані такі наукові результати. Вперше розроблена модель динаміки поляризованого бістабільного актуатора з постійними магнітами, що базується на розрахунках нестаціонарного електромагнітного поля в нелінійному неоднорідному середовищі, що проводить електричний струм та містить постійні магніти з урахуванням руху частин актуатора у взаємодії з нелінійними рівняннями електричного кола і руху. Розраховані параметри форсованого підключення актуаторів та надано рекомендації щодо конструкції та параметрів актуаторів. Розроблено мультифізичні моделі дослідження впливу параметрів актуаторів на статичні і динамічні механічні напруження в сильфоні вакуумної камери, отримані рекомендації з вибору оптимальної конструкції сильфона і його довговічності, розрахована його втомна витривалість. Розроблено модель впливу параметрів актуаторів на динамічні механічні напруження в контактній системі та механізмі вимикача, що базується на теорії пружності, завдяки чому була розрахована геометрія приводного вала та обраний його матеріал та підшипники. Вперше розроблено мультифізичні моделі, що дозволяють визначити вплив динамічних характеристик актуатора на здатність вимикача до вмикання аварійного надструму: визначена динаміка зіткнення і час вібрації контактів; вирішена теплова задача Стефана з урахуванням теплоти фазових переходів і визначена можлива сила зварювання контактів; надано рекомендації щодо зниження швидкості зіткнення контактів за рахунок застосування рідинного демпфера засновані на рівняннях Нав'є – Стокса і динаміки руху актуатора; розроблена модель нагріву і деформації контактної поверхні і на її основі надані рекомендації щодо розрахунків необхідної сили контактного натискання і геометрії контактів за умов термічної стійкості. Досліджено та проаналізовано оригінальні моделі схем підключення котушок актуатора до різних джерел електричної енергії, надано рекомендації щодо їх практичної реалізації. Результати дослідження були перевірені на макетах, дослідних зразках які підтвердили отримані рекомендації та висновки і використовувались при розробці вакуумних вимикачів. Впровадження основних наукових і практичних результатів дисертаційної роботи знайшло відображення: в договірній роботі з ТОВ «АВМ Ампер» договір № 33 / 98-12 між НТУ «ХПІ» та ТОВ «АВМ Ампер», «Вплив параметрів бістабільного поляризованого актуатора вакуумного вимикача на його здатність до вмикання», м. Кременчук; науково-дослідній та дослідно-конструкторській роботі, яка була виконаної на замовлення ТОВ НВП «Укренергокомплекс-2», «Бістабільні актуатори в установках контролю і розподілу потоків рідини», м. Харків та навчальному процесі. Акти впровадження додаються.
Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in specialty 05.09.01 "Electric Machines and Apparatus" (141 – Electrical Engineering). – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2018. In the dissertation work the problems of creation of multiphysical models used in the research and designing of medium voltage vacuum switching devices are considered. The object of the study is transient electromagnetic processes in a heterogeneous, nonlinear, moving medium conducting electric current and including high-coercive permanent magnets; processes related to the theory of elasticity, solid state mechanics, phenomena in non-stationary thermal fields, and the theory of continuum mechanics. Subject of research – vacuum switching devices with bistable polarized actuators; dynamics of actuators; static and dynamic deformation of the contact system of the circuit breaker and the mechanism under the influence of the actuator; the ability of the circuit breaker to switch on and the thermal stability of the circuit breaker under the influence of emergency overvoltage's; liquid dampers; electromagnetic actuator’s control circuit. Research methods – the investigations of electromagnetic, mechanical, thermal processes and fluid flow processes are based on analytical and numerical mathematical models that take into account the most significant linear and nonlinear interconnections between phenomena. Numerical solutions of partial differential equations are carried out using special application software packages, the reliability of which is repeatedly confirmed and does not cause doubts, as well as codes written by the applicant. The following scientific results have been obtained in the work. For the first time a model of dynamics of a polarized bistable actuator with permanent magnets has been developed based on calculations of transient electromagnetic field in a nonlinear non-uniform medium conducting electric current and containing permanent magnets taking into account the motion of parts of the actuator in conjunction with nonlinear equations of electric circuit and motion. The parameters of forced switching on of actuators are calculated and recommendations on the design and parameters of actuators are given. The multiphysical models of studying the influence of actuator parameters on static and dynamic mechanical stresses in a vacuum chamber bellows have been developed, recommendations have been obtained for choosing the optimal structure of a bellows and its durability, its fatigue endurance is calculated. A model of the influence of actuator parameters on dynamic mechanical stresses in the contact system and the switching mechanism based on the theory of elasticity was developed, due to which the geometry of the drive shaft was calculated and its material was chosen. For the first time, multiphysical models have been developed to determine the effect of the actuator's dynamic characteristics on the ability of the circuit breaker to activate the emergency overloads: shock dynamics and contact vibration time are defined; the Stefan thermal problem solved, the heat of phase transitions is taken into account, and the possible strength of contact welding is determined; recommendations for reducing the contact collision rate due to the use of a liquid damper based on the Navies-Stokes equation and dynamics of the actuator are given; the model of heating and deformation of the contact surface was developed and on its basis recommendations were given regarding calculations of the required force of contact pressure and the geometry of the contacts in the conditions of thermal stability. The original models of circuits connecting actuator coils to different sources of electric energy have been investigated and analyzed, and recommendations on their practical implementation have been given. The results of the study were checked on layouts, prototypes and used in the development of vacuum circuit breakers, tests of which models were confirmed by the obtained recommendations and conclusions. Implementation of the main scientific and practical results of the dissertation work was reflected: in agreement with «ABM Ampere», Kremenchk agreement No. 33/98-12 between NTU «KhPI» and «ABM Ampere» LLC «Influence of the parameters of a bistable polarized vacuum actuator of the circuit breaker on its ability to switch on», research and development work performed by order of Ukrenergokompleks-2 LLC, Kharkov «Bistable actuators in control plants and distribution of liquid flows», the acts of implementation are added.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктор технічних наук за спеціальністю 05.09.01 "Електричні машини і апарати" (141 – електрична інженерія). – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", м. Харків, 2018 р. У дисертаційній роботі розглянуто проблеми створення мультифізичних моделей, що використовуються при дослідженні і проектуванні вакуумних вимикачів середньої напруги. Об'єкт дослідження – нестаціонарні електромагнітні процеси в неоднорідному, нелінійному, рухомому середовищі, що проводить електричний струм і включає в себе висококоерцитивні постійні магніти; процеси, пов'язані з теорією пружності, механікою твердого тіла, явищами в нестаціонарних теплових полях і теорією механіки суцільних середовищ. Предмет дослідження – вакуумні вимикачі з бістабільними поляризованими актуаторами та закономірності їхньої роботі в динамічних режимах; закономірності та механізм статичної і динамічної деформації контактної системи вимикача під впливом актуатора; здатність вимикача до вмикання та його термічна стійкість під дією аварійних надструмів; рідинні демпфери; електричні схеми керування актуатором. Методи дослідження – дослідження електромагнітних, механічних, теплових процесів і процесів течії рідини базуються на аналітичних і чисельних математичних моделях, які враховують найбільш суттєві лінійні та нелінійні взаємозв'язки між явищами. Чисельні розв'язання диференційних рівнянь в часткових похідних проводяться в спеціальних прикладних пакетах програм, достовірність результатів яких багаторазово перевірена і не викликає сумнівів, а також програмах, написаних здобувачем, які перевірені експериментально. В роботі отримані такі наукові результати. Вперше розроблена модель динаміки поляризованого бістабільного актуатора з постійними магнітами, що базується на розрахунках нестаціонарного електромагнітного поля в нелінійному неоднорідному середовищі, що проводить електричний струм та містить постійні магніти з урахуванням руху частин актуатора у взаємодії з нелінійними рівняннями електричного кола і руху. Розраховані параметри форсованого підключення актуаторів та надано рекомендації щодо конструкції та параметрів актуаторів. Розроблено мультифізичні моделі дослідження впливу параметрів актуаторів на статичні і динамічні механічні напруження в сильфоні вакуумної камери, отримані рекомендації з вибору оптимальної конструкції сильфона і його довговічності, розрахована його втомна витривалість. Розроблено модель впливу параметрів актуаторів на динамічні механічні напруження в контактній системі та механізмі вимикача, що базується на теорії пружності, завдяки чому була розрахована геометрія приводного вала та обраний його матеріал та підшипники. Вперше розроблено мультифізичні моделі, що дозволяють визначити вплив динамічних характеристик актуатора на здатність вимикача до вмикання аварійного надструму: визначена динаміка зіткнення і час вібрації контактів; вирішена теплова задача Стефана з урахуванням теплоти фазових переходів і визначена можлива сила зварювання контактів; надано рекомендації щодо зниження швидкості зіткнення контактів за рахунок застосування рідинного демпфера засновані на рівняннях Нав'є – Стокса і динаміки руху актуатора; розроблена модель нагріву і деформації контактної поверхні і на її основі надані рекомендації щодо розрахунків необхідної сили контактного натискання і геометрії контактів за умов термічної стійкості. Досліджено та проаналізовано оригінальні моделі схем підключення котушок актуатора до різних джерел електричної енергії, надано рекомендації щодо їх практичної реалізації. Результати дослідження були перевірені на макетах, дослідних зразках які підтвердили отримані рекомендації та висновки і використовувались при розробці вакуумних вимикачів. Впровадження основних наукових і практичних результатів дисертаційної роботи знайшло відображення: в договірній роботі з ТОВ «АВМ Ампер» договір № 33 / 98-12 між НТУ «ХПІ» та ТОВ «АВМ Ампер», «Вплив параметрів бістабільного поляризованого актуатора вакуумного вимикача на його здатність до вмикання», м. Кременчук; науково-дослідній та дослідно-конструкторській роботі, яка була виконаної на замовлення ТОВ НВП «Укренергокомплекс-2», «Бістабільні актуатори в установках контролю і розподілу потоків рідини», м. Харків та навчальному процесі.
Dissertation for the degree of Doctor of Technical Sciences in specialty 05.09.01 "Electric Machines and Apparatus" (141 – Electrical Engineering). – National Technical University "Kharkov Polytechnic Institute", Kharkov, 2018. In the dissertation work the problems of creation of multiphysical models used in the research and designing of medium voltage vacuum switching devices are considered. The object of the study is transient electromagnetic processes in a heterogeneous, nonlinear, moving medium conducting electric current and including high-coercive permanent magnets; processes related to the theory of elasticity, solid state mechanics, phenomena in non-stationary thermal fields, and the theory of continuum mechanics. Subject of research – vacuum switching devices with bistable polarized actuators; dynamics of actuators; static and dynamic deformation of the contact system of the circuit breaker and the mechanism under the influence of the actuator; the ability of the circuit breaker to switch on and the thermal stability of the circuit breaker under the influence of emergency overvoltage's; liquid dampers; electromagnetic actuator’s control circuit. Research methods – the investigations of electromagnetic, mechanical, thermal processes and fluid flow processes are based on analytical and numerical mathematical models that take into account the most significant linear and nonlinear interconnections between phenomena. Numerical solutions of partial differential equations are carried out using special application software packages, the reliability of which is repeatedly confirmed and does not cause doubts, as well as codes written by the applicant. The following scientific results have been obtained in the work. For the first time a model of dynamics of a polarized bistable actuator with permanent magnets has been developed based on calculations of transient electromagnetic field in a nonlinear non-uniform medium conducting electric current and containing permanent magnets taking into account the motion of parts of the actuator in conjunction with nonlinear equations of electric circuit and motion. The parameters of forced switching on of actuators are calculated and recommendations on the design and parameters of actuators are given. The multiphysical models of studying the influence of actuator parameters on static and dynamic mechanical stresses in a vacuum chamber bellows have been developed, recommendations have been obtained for choosing the optimal structure of a bellows and its durability, its fatigue endurance is calculated. A model of the influence of actuator parameters on dynamic mechanical stresses in the contact system and the switching mechanism based on the theory of elasticity was developed, due to which the geometry of the drive shaft was calculated and its material was chosen. For the first time, multiphysical models have been developed to determine the effect of the actuator's dynamic characteristics on the ability of the circuit breaker to activate the emergency overloads: shock dynamics and contact vibration time are defined; the Stefan thermal problem solved, the heat of phase transitions is taken into account, and the possible strength of contact welding is determined; recommendations for reducing the contact collision rate due to the use of a liquid damper based on the Navies-Stokes equation and dynamics of the actuator are given; the model of heating and deformation of the contact surface was developed and on its basis recommendations were given regarding calculations of the required force of contact pressure and the geometry of the contacts in the conditions of thermal stability. The original models of circuits connecting actuator coils to different sources of electric energy have been investigated and analyzed, and recommendations on their practical implementation have been given. The results of the study were checked on layouts, prototypes and used in the development of vacuum circuit breakers, tests of which models were confirmed by the obtained recommendations and conclusions. Implementation of the main scientific and practical results of the dissertation work was reflected: in agreement with «ABM Ampere», Kremenchk agreement No. 33/98-12 between NTU «KhPI» and «ABM Ampere» LLC «Influence of the parameters of a bistable polarized vacuum actuator of the circuit breaker on its ability to switch on», research and development work performed by order of Ukrenergokompleks-2 LLC, Kharkov «Bistable actuators in control plants and distribution of liquid flows».

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.07 – фізика твердого тіла. – Сумський державний університет, Суми, 2015. Дисертаційна робота присвячена дослідженню структурно-фазового стану і фізико-механічних властивостей наноструктурних покриттів (Ti-Hf-Zr-V-Nb)N, які отримані вакуумно-дуговим осадженням. Проведене комплексне дослідження впливу режимів осадження (тиск робочого газу і потенціал зсуву підкладки) на морфологію, елементний і фазовий склад та як наслідок напружено-деформований стан, термічну стійкість, механічні і трибологічні властивості покриттів. Методами мікроаналізу (Ti-Hf-Zr-V-Nb)N покриття, такими як: ЕРМ, РЗР, ВІМС і МСТР, виявлено однорідний розподіл складових елементів у приповерхневому шарі, наявність тонкої оксидної плівки (ZrO, NbO, HfO і ZrO2) на поверхні та технологічних домішок (H, C і O). Визначені основні закономірності формування структурно-фазового стану покриттів, які отримані при різних параметрах осадження. Виявлено, що покриття є твердими розчинами з ГЦК-кристалічною граткою типу NaCl із кристалітами нанометричного масштабу. Встановлено, що підвищення енергії іонів зумовлює розвиток стискаючих напружень в покриттях. Дослідження термічного відпалювання на структурно-фазовий стан нітридних покриттів показало, що застосування високих значень параметрів осадження підвищує термічну стійкість до формування окислів. Аналіз механічних характеристик покриттів, виявив, що збільшення потенціалу зсуву підкладки приводить до підвищення твердості та модулю Юнга. Дослідження трибологічних властивостей (Ti-Hf-Zr-V-Nb)N покриттів, які осаджені на металеві диски показало збільшення коефіцієнта тертя та фактору зносу. Шляхом експериментального дослідження та теоретичного розрахунку статистичних параметрів встановлені закономірності зміни мікрогеометрії покриттів, які отримані при різних режимах осадження.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.07 – физика твердого тела. – Сумский государственный университет, Сумы, 2015. Диссертационная работа посвящена исследованию структурно-фазового состояния и физико-механических свойств наноструктурных покрытий (Ti-Hf-Zr-V-Nb)N, полученных методом вакуумно-дугового осаждения. Проведено комплексное исследование влияния режимов осаждения (давление рабочего газа и потенциал смещения подложки) на морфологию, элементный состав, фазовое и напряженно-деформированное состояние, термическую стойкость, механические и трибологические свойства покрытий. Показано, что повышение физических параметров осаждения приводит к уменьшению капельной составляющей на поверхности покрытия и, как следствие, формированию более равномерной поверхности. Использование экспериментальных и численных методов позволило провести как качественный, так и количественный анализ морфологии покрытий в зависимости от потенциала смещения подложки. Применение взаимодополняющих методик элементного анализа позволило проанализировать влияние параметров осаждения на концентрацию составляющих элементов, обнаружить неконтролируемые примеси в покрытии, провести комплексное исследование распределения элементов по глубине. Анализ структурно-фазового состояния обнаружил формирование твердого раствора с ГЦК-кристаллической решеткой всеми покрытиями независимо от режимов осаждения. Расчет субструктурных характеристик показал наличие кристаллитов нанометрового масштаба. Выявлено, что повышение энергии ионов приводит к развитию сжимающих напряжений в покрытии. В результате исследования термической стойкости обнаружено, что формирование сильнотекстурированного состояния и высокого уровня деформации сжатия в покрытии повышает его стойкость к формированию окислов. Выявлено, что термическое воздействие приводит лишь к слабому росту кристаллитов. Исследование механических характеристик показало, что в зависимости от условий осаждения твердость покрытий варьируется от 36 до 43 ГПа. Установлено, что нанесение нитридных наноструктурных покрытий (Ti-Hf-Zr-V-Nb)N на стальной диск значительно улучшает износостойкость последнего.
The thesis is devoted to the investigation of structural-phase state and physical and mechanical properties of nanostructured coatings (Ti-Hf-Zr-V-Nb)N, obtained by vacuum-arc deposition. The complete investigation of the effect of deposition regimes (working gas pressure and substrate bias potential) on the morphology, elemental composition, phase and stress-strain state, thermal stability, mechanical and tribological properties of coatings was studied. The homogeneous distribution of the constituent elements in the surface layer, the presence of a thin oxide layer (ZrO, NbO, HfO and ZrO2) on surface and uncontrolled impurities (H, C and O) in (Ti-Hf-Zr-V-Nb)N coatings were found by methods of microanalysis such as: EDX, RBS, SIMS and GDMS. The general features of structural and phase state of coatings, obtained at different technological parameters of deposition, were determined. It was found, that the coatings obtained by vacuum arc deposition, form the solid solution of fcc type crystal structure with grain of nanometer scale. It was established, that the increasing of energy of the ions causes the development of compressive stresses in the coating. The results of the study of thermal annealing on structural and phase state nitride coatings are given. It was shown, that the application of high values of deposition parameters increases the thermal stability to the formation of oxides. The analysis of mechanical characteristics of coatings found that the increasing of substrate bias potential leads to higher hardness and Young's modulus. The investigation of tribological properties (Ti-Hf-Zr-V-Nb) N coatings, which deposited on metal disks, showed an increase in the coefficient of friction and wear factor. Through the experimental investigation and theoretical calculation of statistical parameters the features of the change of coatings microgeometry, obtained with different modes of deposition, were established.