Створено технологію плазмового напилювання зносостійких покриттів економнолегованими матеріалами на основі порошків з відходів механічної обробки валкових чавунів. Досліджено структуру та морфологію порошків зі шламів валкових чавунів і встановлено їх технологічну придатність для газотермічного напилювання зносостійких покриттів без додаткового подрібнення. Виялено неоднорідність порошків зі шламів хромонікелевих валкових чавунів за хімічним складом та структурою. Запропоновано їх визначення як механічної суміші частинок з різним змістом і морфологією карбідних фаз. Вперше враховано вплив структурної неоднорідності чавунних порошків на умови їх плазмового нагрівання, а також структуру та фазовий склад покриттів. Виявлено принципові розбіжності у формуванні структури плазмових покриттів, напилених порошками високохромистих чавунів та їх механічними сумішами з порошком міді. Вперше досліджено триботехнічні характеристики композиційних плазмових покриттів з механічних сумішей порошків валкових чавунів з порошками нікелевого сплаву, що самофлюсуються, і міді.

  Скачати повний текст

Встановлено загальні закономірності та виявлено найважливіші фізичні фактори, відповідальні за формування складу та структури тонких плівок, отримуваних термоіонним і реакційним термоіонним осадкуванням, різними модифікаціями магнетронного розпилення, методами активованого плазмою хімічного осадження та лазерного випаровування. Вирішено важливу фізико-технічну проблему плівкового матеріалознавства, що дозволяє науково обгрунтовано підходити до вибору оптимального методу одержання плівок з необхідними характеристиками. Установлено, що вигляд плівкоутворювальних частинок (атоми, атомні кластери, молекули) й енергія часток, які надходять на поверхню росту, для всіх методів осадження плівок є універсальними факторами, що визначають їх склад і структуру. Ці фактори визначаються методом осаджування плівки і залежать від фізико-технологічних параметрів процесу. Показано, що умовами, які визначають повну керованість властивостями плівок, є атомарний склад плівкоутворювальних частинок і регульована енергія частинок, що бомбардують поверхню росту. Присутність на поверхні конденсації поряд з атомами молекул сполук і неконтрольоване бомбардування швидкими частинками зростаючої плівки істотно перешкоджають формуванню плівок з досконалим складом і структурою та ускладнюють керування процесом їх осаджування. Отримані результати дозволяють прогнозувати характеристики плівок залежно від методу їх осаджування та керувати ними.

  Скачати повний текст

Досліджено структурні й електрофізичні характеристики нанокристалічних Cr - N та V - N покриттів, а також їх радіаційну стійкість і механічну міцність. Для одержання даного типу покриттів використано технологію іонно-стимульованого осадження, яка об'єднує випаровування атомів і молекул металу та бомбардування газовими іонами, які мають енергію у декілька десятків keB. На підставі результатів математичного моделювання даного процесу доведено, що внаслідок різниці у глибинах залягання іонів та утворюваних дефектів умови, за яких зароджується та формується структура є різними. На підставі вивчення особливостей створення покриттів зроблено висновок, що структура сформованого Cr - N матеріалу є нанокристалічною з розміром зерна 3 - 6 нм з вузькими межами. Показано, що бомбардування іонами азоту таких покриттів на початковому етапі призводить до заповнення вільних зв'язків між атомами металу та азоту, внаслідок якого утворюються стехіометричні фази CrN та VN. Встановлено влив підвищення дози опромінення CrN покриття на зростання великих (100 - 200 нм) зон з різною текстурою росту, внаслідок якого електроопір зростає. Встановлено відсутність видимих змін у структурі VN композиту та підвищення електроопору. У разі опромінення іонами гелію основна його частина дифундує на межі зерен і утворює газові комплекси - He - Nv. З'ясовано, що у разі застосування максимальних доз опромінення відбувається збільшення тиску у цих комплексах і руйнування Cr - N покриттів. Показано, що V - N покриття більш стабільні. Виявлено, що за умов підвищення тиску у газових комплексах частина гелію дифундує по межі зерен до поверхні покриття та залишає його, а руйнування не відбувається. Встановлено, що використання високоенергетичних іонів в іонно-стимульованій технології суттєво активізує процес зчеплення покриттів з основою. Виявлено, що збільшення кількості пор у покритті посилює зчеплення. Показано, що інтенсивне перемішування покриття з більш м'яким матеріалом підкладки негативно позначається на твердості покриття. З'ясовано, що даний ефект призводить до зменшення твердості за умов збільшення адгезії.

  Скачати повний текст

Вперше вивчено закономірності процесу поліморфних перетворень у покриттях з оксиду алюмінію, що призводять до виникнення високодисперсного стану (ВС). Уточнено критерій стабілізації ВС пружним полем - існування ВС можливо, якщо об'ємна пружна енергія перевищує половину питомої об'ємної теплоти фазового перетворення. Показано, що оксид алюмінію задовольняє умови існування стабільного ВС. Вперше отримано критерії стабілізації ВС під впливом домішок, що вичерпуються. Для існування ВС необхідно, щоб питома об'ємна теплота від перерозподілу домішок перевищувала половину питомої об'ємної теплоти фазового перетворення або щоб коефіцієнт поверхневого міжфазного натягу за наявності домішок поверхнево-активних речовин був менше двох третин коефіцієнта поверхневого натягу без їх впливу. Проведено кількісне оцінювання концентрацій домішок і діапазону температур, за яких можливе існування стабільного ВС. Виявлено закономірності формування різних фаз, а також залежність механічних властивостей покриттів від числа імпульсів, густини енергії і температури плазмового струменя, тобто від параметрів напилення. Виявлено зв'язок між зміною службових характеристик покриттів і їх фазовим та елементним складом.

  Скачати повний текст