Пошук академічних текстів

Інформація × Реєстраційний номер 0212U000997, 0111U008997 , Науково-дослідна робота Назва роботи Створення методами іонної металургії та дослідження основних характеристик і властивостей синтезованих в плазмохімічних процесах матеріалів і поверхневих шарів конструкційних та функціональних матеріалів перспективних для використання в ядерній, традиційній і сонячній енергетиці Назва етапу роботи Керівник роботи Білоус Віталій Арсентійович, Дата реєстрації 01-08-2012 Організація виконавець Національний науковий центр "Харківський фізико-технічний інститут" НАН України Опис етапу Відповідно до тематичного плану проведено дослідження характеристик Сu, Ti і TiN покриттів, отриманих шляхом розпилення мішені іонами, що екстрагуються з джерела газової плазми (ДГП). Показано, що такі покриття, на відміну від вакуумно-дугових, не містять крапель. Шорсткість покриттів з титану, синтезованих за допомогою джерела газової плазми, складала 0,1 мкм, а вакуумно-дугових – 0,6 мкм. Мікротвердість покриттів з TiN досягала значень 33 ГПа. Щільність крізних пір для покриттів, одержаних розпиленням мішені, у декілька разів нижче в порівнянні з вакуумно-дуговими покриттями. Із збільшенням кута нахилу мішені щодо осі ДГП від 0 до 60° швидкість осадження Ti покриттів зростала ~ у два рази (від 2,5 до 5 мкм/год). При осадженні покриттів за допомогою ДГП забезпечувалося ефективніше використання матеріалу, що розпилювався, порівняно з вакуумно-дуговим методом. Розроблено методику легування покриттів TiN кремнієм шляхом одночасного розпилення мішеней з Ti і Si за допомогою джерела газової плазми. Така методика дозволила варіювати концентрацію кремнію в покритті від ~ 2,5 до ~ 30%. Максимальну твердість Ti-Si-N покриттів (~ 30 ГПа) отримано при вмісті кремнію в покритті ~ 7% ваг. Досліджено характеристики вакуумно-дугових покриттів, що складаються з шарів TiN і шарів TiN легованих Сu при одночасній роботі джерела з титановим катодом в постійному режимі, та з мідним катодом в імпульсному режимі. Встановлено, що із зростанням концентрації Cu від 0,3 до 34 ваг. % розмір ОКР нітриду титану зменшується від 22 до 11 нм, що може свідчити про придушення тенденції до стовбчастого зростання кристалітів TiN. Найбільша мікротвердість покриттів (37 ГПа) досягається при 1,2 ваг. % Сu. Ефективним засобом подовження ресурсу роботи теплотехнічного обладнання ТЕС и АЕС (лопатки турбін, елементи запірної та регулюючої арматури, робочі колеса насосів т. ін.) є застосування захисних вакуумно-дугових покриттів на основі нітридів, котрі мають протистояти комплексу руйнівних факторів, найважливішими з яких є корозія та ерозія. Однак даних про стійкість таких покриттів до різноманітних типів зносу недостатньо. Покриття Ti(1-x)Al(x)N мають поліпшені характеристики, якщо значення параметра x в формулі нітриду становить 0,5-0,6. В умовах іонно-плазмового осадження саме цей діапазон концентрацій є критичним з точки зору розчинності елементів в решітках нітридів та формування в покриттях наноструктури в результаті спінодального розпаду. При більш низькому вмісту Al формується твердий розчин на базі кубічного TiN із структурою типу NaCl. При більш високому – гексагональна структура вюрциту, що притаманна AlN, що призводить до помітного погіршення характеристик покриттів. Введення до складу нітридів перехідних металів малої кількості Y може додатково поліпшити механічні властивості покриттів, термічну стабільність та стійкість до окислювання. Вважають, що поліпшення характеристик при легуванні Y обумовлено пригніченням стовпчастого зросту, який є характерним для вакуумно-дугових покриттів, внаслідок безперервної ренуклеації, що зумовлена поверхневою сегрегацією ітрію в процесі осадження, та формуванням наноструктури. При цьому легування ітрієм може зсувати межу існування кубічної фази Ti(1-x)Al(x)N в бік меншої концентрації алюмінію. Подальше підвищення вигорання палива в реакторах ВВЕР та пов’язане з цим збільшення строків експлуатації ТВС спричиняють необхідність подальшого вдосконалення та підвищення корозійної стійкості цирконієвих комплектуючих ТВС. Основні проблеми, які призводять до деградації цирконієвих сплавів при підвищених температурах – це інтенсивне окислення, погіршення механічних властивостей, аварії типу LOCA. Одним із способів захисту цирконію є нанесення покриттів. Останнім часом підвищений інтерес проявляється до багатокомпонентних наноструктурних покриттів, які мають унікальні властивості при високих температурах та екстремальних умовах. Наприклад, покриття на основі TiAlN при певному співвідношенні титану та алюмінію мають високу твердість, зносостійкість, стійкість до окислення, термостабільність та низький коефіцієнт тертя. Ще більш привабливими з точки зору надтвердості та термостабільності представляються конденсати на основі TiAlSiN та TiAlYN. Одним із способів отримання таких покриттів є вакуумно-дуговий метод, який дозволяє формувати багатокомпонентні покриття, як з однокомпонентних так і складних катодів. Результати таких досліджень наведено в цьому звіті. В звіті також наведено інформацію стосовно впливу деяких параметрів процесу синтезу полікристалічних алмазних плівок на їх структурні характеристики. Наведено також інформацію стосовно межі використання теорії термопружного піку в залежності від енергії бомбардуючих іонів та їх виду. Опис продукції Розроблені дослідні процеси по створенню двох - та багатокомпонентних покриттів з використанням джерела газової плазми. Такі покриття є найбільш перспективними для захисту конструкційних матеріалів атомної та традиційної енергетики в екстремальних умовах експлуатації (корозійне середовище, умови кавітації, ерозія, температура до 900оС). Розроблено процес одержання полікристалічних алмазних плівок значної товщини з заданою орієнтацією відносно підкладки. Автори роботи Аксьонов Іван Іванович Васильєв Володимир Васильович Грицина Василь Іванович Дуднік Станіслав Федорович Задніпровський Юрій Олексійович Калініченко Олександр Іванович Комар Анатолій Анатолійович Леонов Сергій Олександрович Ломіно Микола Степанович Луньов Валентин Митрофанович Лучанінов Олександр Андрійович Носов Геннадій Ігнатович Овчаренко Валерій Давидович Опалєв Олег Анатолійович Перепьолкін Сергій Степанович Решетняк Олена Миколаївна Стрельницький Володимир Євгенійович Толмачева Галина Миколаївна Ушаков Володимир Андрїйович Хороших Володимир Максимович Додано в НРАТ 2020-04-02 Закрити