Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0216U001572, 0114U001918 , Науково-дослідна робота Назва роботи Дослідження процесів одержання зносостійких наноструктурних нітрідних покриттів з фільтрованої вакуумно-дугової плазми з використанням багатокомпонентних порошкових катодів на основі титану і хрому Назва етапу роботи Керівник роботи Стрельницький Володимир Євгенійович, Доктор фізико-математичних наук Дата реєстрації 24-02-2016 Організація виконавець Національний науковий центр "Харківський фізико-технічний інститут" НАН України Опис етапу Звіт про НДР: 84 с., 32 рис., 4 табл., 62 посилання. Об'єкт дослідження - процес вакуумно-дугового осадження покриттів з багатокомпонентної плазми порошкових катодів. Мета роботи - експериментальне і теоретичне вивчення процесів синтезу, структури та властивостей нітридних покриттів, отриманих з фільтрованої вакуумно-дугової плазми порошкових катодів (на основі Ti та Cr) при подачі високовольтного імпульсного потенціалу зміщення на підкладку. Метод дослідження - рентгено-флуоресцентний аналіз, рентгенівська дифрактометрія, наноіндентування, оптична профілометрія, скретч-тестування, математичне моделювання формування залишкових напружень, кавітаційні та абразивні випробування. Проведено дослідження роботи вакуумно-дугового джерела фільтрованої плазми з зразками порошкових катодів систем Ti-Si, Ti-Cr-Si, Ti-Cr-Si-C, Cr-Al. Встановлено, що при роботі джерела плазми з катодами на основі Ti виникають проблеми зі стабільністю горіння вакуумно-дугового розряду та відповідністю складу катоду і покриттів. На відміну від цього катоди на основі Cr продемонстрували стабільну роботу, та добру відтворюваність складу катоду у покриттях. Показано, що катоди Cr0,5Al0,5, які були виготовлені методом порошкової металургії, є цілком придатними для виготовлення покриттів нітридів. Із застосуванням багатокомпонентних порошкових катодів Cr0,5Al0,5 та в умовах подачі високовольтного імпульсного потенціалу зміщення на підкладку осаджені покриття Сr-Al-N. Встановлені параметри осадження, що дозволяють синтезувати покриття (Cr,Al)N з кубічною структурою типу NaCl. Покриття характеризуються шорсткістю поверхні на рівні (40-50) нм, високою твердістю (30-36) ГПа та низьким коефіцієнтом тертя, що дозволяє їх використовувати у якості матеріла для виготовлення захисних покриттів. Покриття (Cr,Al)N, синтезовані з порошкових катодів при подачі імпульсного потенціалу зміщення 1,5-2,5 кВ, продемонстрували високу стійкість до кавітаційного та абразивного зношування. Встановлено, що нанесення покриття на поверхню сталі дозволяє на порядок зменшити її зношування при обох типах випробувань. У рамках моделі нелокального термопружного піка низькоенергетичного іона одержана формула для внутрішніх напружень у багатокомпонентному матеріалі, що осаджується зі змішаного пучка іонів у режимах постійного й імпульсного потенціалу. Формула дозволяє досліджувати залежність напружень від сорту іонів, часткового вмісту іонів в пучку, що осаджується, потенціалу зміщення й температури підкладки. З використанням формули виявлена значна зміна рівню внутрішніх напружень в багатокомпонентних покриттях шляхом невеликої зміни температури підкладки. Показано, що одним з подальших шляхів забезпечення оптимального рівню залишкових напружень, підвищення адгезії покриттів до підкладки та покращення їх експлуатаційних властивостей є ретельний вибір температури осадження як при постійному, так і при імпульсному потенціалі зміщення. Прогнозні припущення щодо розвитку об'єкта дослідження - розробка фізичних основ процесу синтезу захисних наноструктурних покриттів, які характеризуються рекордними значеннями фізико-механічних, хімічних і триботехнічних властивостей. Основними напрямками використання пропонованої технології є зміцнення різального інструменту, лопаток компресорів газотурбінних двигунів і літаків, лопаток парових турбін, а також пар тертя, що функціонують в екстремальних умовах. ВАКУУМНО-ДУГОВЕ ОСАДЖЕННЯ, ФІЛЬТРОВАНА ПЛАЗМА, ВИСОКОВОЛЬТНИЙ ІМПУЛЬСНИЙ ПОТЕНЦІАЛ, БАГАТОКОМПОНЕНТНІ ПОКРИТТЯ НІТРИДІВ, ТВЕРДІСТЬ Опис продукції У результаті досліджень отримано експериментальні та теоретичні дані про особливості процесів одержання та властивості наноструктурних нітридних покриттів, синтезованих з фільтрованої вакуумно-дугової плазми багатокомпонентних порошкових катодів. Результати роботи оформлені у вигляді звіту та наукових статей, що присвячені розробці процесів і обладнання для отримання захисних вакуумно-дугових покриттів, що можуть працювати в екстремальних умовах. Такі типи покриттів нітридів можуть знайти широке застосування у різних галузях промисловості. Основними напрямками використання синтезованих покриттів є зміцнення різального інструменту, лопаток компресорів газотурбінних двигунів і літаків, лопаток парових турбін, а також, пар тертя, що функціонують в екстремальних умовах. Автори роботи Аксьонов Дмитро Сергійович Васильєв Володимир Васильович Калініченко Олександр Іванович Коваленко Володимир Іванович Лучанінов Олександр Андрійович Маринін Володимир Григорович Решетняк Олена Миколаївна Стрельницький Володимир Євгенійович Толмачова Галина Миколаївна Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити