книги / Алюминий и его соединения структурные характеристики, теплофизические, и физико-механические свойства в зависимости от термического состояния, особенности испарения и сварки трени
..pdf
Данная величина измеряется в процентах. Максимальное значение составляет 100 %. Качественно упругое восстановление определяется по графику нагрузки-разгрузки (см. рис. 51) при снятии нагрузки график стадии разгрузки 2 составляет угол с осью абсцисс, чем ближе график разгрузки 2 к углу 90°, тем меньше упругое восстановление. Максимальное значение 100 % будет в том случае, когда графики стадии нагружения и разгрузки будут параллельны [114].
6.4.7. Методика определения физико-механических свойств покрытия
Технология определения физико-механических свойств покрытия образца имеет следующую последовательность:
1. Подготовка образцов. Необходимо для определения физи- ко-механических свойств ровная поверхность исследуемого образца с микрошлифом. Для этого образец изготавливают плоской формы, с параллельным основанием, после чего наносится исследуемое покрытие.
Рис. 52. Интерфейс программы Indentation version 4.29
121
2. Определение физико-механических свойств. Образец с покрытием 1 устанавливается на столе установки Micro-combi tester (см. рис. 49) в специальных тисках и закрепляется. Предварительно поверхность покрытия протирают мягкой ветошью для удаления микрозагрязнений. В программе Indentation version 4.29 назначаются точки индентирования (рис. 52).
С учетом выпадающих значений рекомендуется задавать 5–10 точек. С помощью головки с закрепленным в ней индентором установка методом кинетического (непрерывного) индентирования выполняет внедрение головки индентора на 10–20 % от глубины слоя уколы. По полученным данным программа строит графики индентирования и подсчитывает физикомеханические свойства (см. рис. 50). Действие повторяется для всех заданных точек [114].
122
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ
1.Особенности строения поликристаллических пленок.
2.В чем заключаются особенности получения ионноплазменных поликристаллических пленок?
3.Как технологическая наследственность процесса изготовления технологического инструмента и пар трения влияет на процесс структурообразования ионно-плазменных поликристаллических пленок?
4.Как технологическая наследственность процессов испарения/распыления катодов/мишеней влияет на процесс структурообразования ионно-плазменных поликристаллических пленок?
5.Перечислите технологические и температурные параметры протекания ионно-плазменных процессов формирования поликристаллических пленок.
6.Как технологические и температурные параметры ионноплазменных процессов влияют на структуру поликристаллических пленок?
7.Перечислите стадии формирования поликристаллических пленок.
8.Как технологические и температурные параметры ионноплазменных процессов влияют на стадии их формирования?
9.Как технологические и температурные параметры ионноплазменных процессов влияют на состав поликристаллических пленок?
10.Как технологические и температурные параметры ионноплазменных процессов влияют на свойства поликристаллических пленок?
11.Перечислитевидыдефектовполикристаллическихпленок.
12.Перечислите причины дефектообразования в поликристаллических покрытиях.
13.Как по изменению технологических и температурных параметров можно спрогнозировать структуру ионно-плазмен- ных поликристаллических пленок?
123
14.Опишите модель Мовчана – Демчишина и ее применение для прогнозирования структуры поликристаллических пленок. Ее преимущества и недостатки.
15.Опишите модель Торнтона и ее применение для прогнозирования структуры поликристаллических пленок. Ее преимущества и недостатки.
16.Опишите модель Белянина и ее применение для прогнозирования структуры поликристаллических пленок. Ее преимущества и недостатки.
17.Опишите модели Гроновера и Фортуны и их применение для прогнозирования структуры поликристаллических пленок. Их преимущества и недостатки.
18.Опишите модель Белянина и Инфортуны и их применение для прогнозирования структуры поликристаллических пленок. Их преимущества и недостатки.
19.Опишите модель Мессиера и Петрова и их применение для прогнозирования структуры поликристаллических пленок. Их преимущества и недостатки.
20.Опишите модель Эйзнера, Барна и Адамика и их применение для прогнозирования структуры поликристаллических пленок. Их преимущества и недостатки.
21.Опишите модель Томпсона и ее применение для прогнозирования структуры поликристаллических пленок. Ее преимущества и недостатки.
22.Опишите модель Мисжака и Андерса и их применение для прогнозирования структуры поликристаллических пленок. Их преимущества и недостатки.
23.Какие существуют способы управления структурой ион- но-плазменных пленок?
24.Перечислите технические характеристики вакуумной установки получения поликристаллических пленок методом электродугового испарения.
25.Перечислите технические характеристики вакуумной установки получения поликристаллических пленок методом магнетронного распыления.
124
26.Как температура двухкомпонентных покрытий зависит от технологических параметров процесса их осаждения, типа и количества источников плазмы?
27.Какие свойства поликристаллических пленок относятся к их эксплуатационным характеристикам?
28.Как процесс структурообразования двухкомпонентных TiN покрытий методом электродугового испарения зависит от тока дуги?
29.Как процесс структурообразования двухкомпонентных TiN покрытий методом электродугового испарения зависит от напряжения смещения на подложке?
30.Как процесс структурообразования двухкомпонентных TiN покрытий методом электродугового испарения зависит от давления газовой смеси?
31.Как процесс структурообразования двухкомпонентных TiN покрытий методом электродугового испарения зависит от содержания азота в газовой смеси?
32.Как процесс структурообразования двухкомпонентных TiN покрытий методом электродугового испарения зависит от расстояния катод-подложка?
33.Как формирование текстуры отражается на рентгено-
грамме?
125
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Frank W., Koch G., Mills J. Aluminum: Properties and Physical Metallurgy // American Society for Metals. Ohio. 2005. Vol. 1. P. 1-24.
2.Конструкционные материалы ядерной техники / Б.А. Калин, П.А. Платонов, И.И. Чернов, Я.И. Штромбах // Физическое материаловедение: учеб. для вузов: в 6 т. / МИФИ. М., 2008. Т. 6,
ч. 1. 672 с.
3.Состав – структура – свойства цветных металлов и сплавов, полимерных материалов / А.К. Вершина, Н.А. Свидунович, Д.В. Куис, О.Ю. Пискунова // Лабораторный практикум по курсу «Материаловедение и технология конструкционных материалов» для студ. хим. и технол. спец. / БГТУ. Минск, 2010. 63 с.
4.Cobden R., Banbury A. Aluminium: Physical Properties, characteristics and Alloys // Training in Aluminium application technologies. European Aluminium Association. 1994. Lecture 1501. P. 60.
5.Александров В.М. Материаловедение и технология конструкционных материалов: учеб. пособие / Сев. (Арктический) федер. ун-т. Архангельск, 2015. Ч. 1. 327 с.
6.Николаев Г.А., Фридляндер И.Н., Арбузов Ю.П. Свариваемые алюминиевые сплавы. М.: Металлургия, 1990. 296 с.
7.Зиновьев В.Е. Справочник по теплофизическим свойствам металлов при высоких температурах. М.: Металлургия, 1996. 581 с.
8.Stull D.R., Prophet H., JANAF Thermochemical Tables // NSRDS-NBS. Washington, D.C. 1971. Vol. 37, № 2. P. 1141.
9.Теплоты и температуры плавления и испарения элементов в свободном виде / М.С. Анцыферов, К.В. Астахов, М.П. Вукалович [и др.] // Справочник машиностроителя. М.: Машгиз, 1956.
№ 2. С. 562.
10.Materials-Microstructure and properties. URL: https://www. european-aluminium.eu/media/1534/aam-materials-4-microstructure- and-properties.pdf (accessed 08 November 2020).
126
11.Threadgill P.L. Friction stir welding of aluminium alloys // Sci. Technol. Weld. Join. 2007. № 12 (4). P. 357–360.
12.Frolova V.P. Generation of multi-charge and multicomponent impulse ion beams on the basis of heavy-current vacuum arc of micro-second activity. PhD Thesis. Tomsk, 2018. 135 p.
13.Barchenko V.T., Vetrov N.Z., Lisenkov A.A. Technological capabilities of vacuum-arc plasma sources // Journal Vakuum in Forschung Und Praxis. 2014. Vol. 26, № 5. P. 19–23.
14.On the possibility of synthesizing multilayered coatings in the (Ti,Al)N system by RGPP: A microstructural study / A.El. Mouatassim, M.J. Pac, F. Pailloux, G. Amiard, P. Henry, C. Rousselot, D. Eyidi, M.H. Tuilier, T. Cabioc'h // Journal Surface and Coatings Technology. 2019. № 374. P. 845-851.
15.Anders A. Cathodic Arcs: From Fractal Spots to Energetic Condensation. Springer Inc., New York. 2008.
16.Vacuum-arc discharge on integral-cool cathode / A.A. Lisenkov, V.T. Barchenko, V.D. Goncharov, A.S. Zheukhin // Journal Instrument and Technologies. Russia. 2010. № 34. P. 43–56.
17.Preparation of CuAlO2 Thin Films by Radio Frequency Magnetron Sputtering and the Effect of Sputtering on the Target Surface / T. Ehara, R. Iizaka, M. Abe, K. Abe, T. Sato // Ceramic Science and Technology. 2017. Vol. 8, № 1. P. 7–12.
18.Каменева А.Л., Белянин А.Ф., Самойлович М.И. Изучение процесса формирования наноструктурированных покрытий на основе Ti-B-Si-N при магнетронном распылении // Высокие технологии в промышленности России: материалы XII междунар.
науч.-техн. конф. М., 2006. C. 211–221.
19.Batrakov A.V. Vacuum-Arc Anode Phenomena: New Findings and New Applications // Proceedings – International Symposium on Discharges and Electrical Insulation in Vacuum, ISDEIV. 2018. Vol. 1. P. 181–184. URL: https://doi:10.1109/DEIV.2018.8536980
20.Tai C.N., Kon E., Akari K. Macroparticles on TiN Films Prepared by Arc Ion Platin Process // Surface and Coatings Technology. 1990. Vol. 43–44. P. 324–335.
127
21.Mubarak A., Hamzah E., Toff M.R.M. Study of macrodroplet and growth mechanisms with and without ion etchings on the properties of TiN coatings deposited on HSS using cathodic arc physical vapour deposition technique // Materials Science and Engineering: A. 2008. Vol. 474, № 1-2. P. 236–242.
22.Boxman R. L., Goldsmith S. Macroparticle contamination in cathodic arc coatings: generation, transport and control // Surface and Coatings Technology. 1992. Vol. 52. P. 39–50.
23.Eizner B.A. Scientific bases of technological processes of applying ply component coatings of different functional purposes by electrical arc method. Doctoral Thesis. Minsk, 1993.
24.Modification of cathode surface in magnetron spray system /
V.V. Bobkov, V.V. Gritsyna, V.T. Gritsyna, I.A. Afanasieva, D.I. Shevchenko // Journal of Surface Investigation. 2016. Vol. 10,
№6, Р. 1239–1265.
25.Jüttner B., Kleberg I. The retrograde motion of arc cathode
spots in vacuum // Journal Phys D: Appl Phys. 2000. № 33.
P.2025–2036.
26.Puchkarev V.F., Murzakayev A.M. Current density and the cathode spot lifetime in a vacuum arc at threshold currents // Journal Phys D: Appl. Phys. 1990. № 23. P. 26–35.
27.Effect of work function and cohesive energy of the constituent phases of Ti-50 at.% Al cathode during arc deposition of Ti-Al-N coatings / B. Syed, M.J. Jöesaar, P. Polcik, S. Kolozsvari, G. Håkansson, L. Johnson, M. Ahlgren, M. Odén // Surface and Coatings Technology. 2019. № 357. P. 393–401.
28.Antsiferov V.N., Kameneva A.L. Experimental study of the structure of multicomponent nanostructured coatings on the basis of Ti-Zr-N alloys formed by ionic plasma methods // Russian Journal of Non-ferrous metals. 2007. Vol. 48, № 6. P. 485–499.
29.Chernyaev V.N. Technology for the production of integrated circuits and microprocessors // Radio and communications. Russia. 2007. № 2. P. 464.
128
30.Thermal stability and oxidation resistance of architecturally designed Ti – Al – N- and Ti – Al – Ta – N-based multilayers / C.M. Koller, S.A. Glatz, S. Kolozsvari, H. Bolvardi, P.H. Mayrhofer // Journal Surface and Coatings Technology. 2020. Vol. 385, № 125444.
31.Chernyaev V.N. Manufacturing technology of integrated circuits and microprocessors // Radio and communication. Moscow, 2007. № 2. P. 464.
32.Морфологические особенности рельефа на поверхности мишеней при бомбардировке ионами / А.Ф. Белянин, М.И. Самойлович, Д.В. Александров, П.В. Пащенко, М.А. Тимофеев, А.Л. Каменева, А.Л. Талис // Тонкие пленки в электронике: мате-
риалы XVI междунар. симп. М., 2004. С. 302–310.
33.Kameneva A.L., Guselnikova L.N., Soshina T.O. An influence of a substrate voltage bias and temperature conditions on structure and phase modification in single-component ion-plasmas’ films // Journal of Surface Science and Nanotechnology. 2011. № 9. P. 34-39.
34.Каменева А.Л. Установление корреляционной связи процесса формирования пленок на основе Ti-Al-N методом электродугового испарения и процессами, протекающими на поверхности испаряемых катодов // Вестник ПГТУ. Машиностроение, ма-
териаловедение. 2010. Т. 12, № 4. С. 138–145.
35.Lars J., Johnson S. Nanostructuring and Age Hardening in TiSiCN, ZrAlN, and TiAlN thin films // Linköping Studies in Science and Technology. Department of Physics, Chemistry, and Biology (IFM), Linköping University, SE-581 83 Linköping, Sweden, 2010. Licentiate Thesis No. 1442.
36.Каменева А.Л., Сушенцов Н.И., Трофимов Е.М. Изучение влияния технологических и температурных условий формирования пленок на основе Ti-Al-N методом электродугового испарения на их структуру, свойства, механизм и стадии формирования // Вестник ПГТУ. Машиностроение, материаловедение. 2010. Т. 12, № 1. С. 63–75.
37.Kameneva A.L., Karmanov V.V., Dombrovsky I.V. Physical and mechanical properties of Ti1-хAlхN thin films prepared by different
129
ion-plasma methods // Research J. of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2014. Vol. 5, № 6. P. 762–771.
38.Валуев В.П., Лисенков А.А., Рыбников С.И. Нанесение покрытий из металлической плазмы вакуумно-дугового разряда // Инструмент и технологии. 2010. № 27 (Вып. 1). C. 56–66.
39.Knutsson A. Thermal stability and mechanical properties of TiAlN-based multilayer and monolithic coatings. Department of Physics, Chemistry and Biology, Nanostructured Materials. Linköping University, The Institute of Technology, 2012. P. 76.
40.Data on the effect of structure, elemental and phase composition gradient of nitride multilayer coatings on corrosion protection of
different substrates in 3 % NaCl and 5 % NaOH solutions / A.L. Kameneva, V.I. Kichigin, N.V. Lobov, N.V. Kameneva // Data in Brief. 2019. № 27. P. 104796.
41. Influence of microstructure on hardness and thermal conductivity of hardmetals / A. Vornberger, J. Potschke, T. Gestrich, M. Herrmann, A. Michaelis // J. Refractory Metals and Hard Materials. 2020. № 88. P. 105170.
42.Rogström L. High temperature behavior of arc evaporated ZrAlN and TiAlN thin films // Nanostructured Materials Department of Physics. Chemistry and Biology (IFM) Linkӧping University. Sweden, 2012.
43.Mayrhofer P.H., Music D., Schneider J.M. Influence of the Al distribution on the structure, elastic properties, and phase stability
of supersaturated Ti1−xAlxN // J. Appl. Phys. 2006. Vol. 100, № 9. P. 094906.
44.Fracture toughness and structural evolution in the TiAlN system upon annealing / M. Bartosik, C. Rumeau, R. Hahn, Z.L. Zhang, P.H. Mayrhofer // J. Sci. Rep. 2017. № 7. P. 16476.
45.Influence of phase transformation on the damage tolerance of Ti-Al-N coatings / M. Bartosik, H.J. Böhm, C. Krywka, Z.L. Zhang, P.H. Mayrhofer // Vacuum. 2018. Vol. 155. P. 153–157.
46.Effects of A l contents on microstructures of Cr1-xAlxN and Zr1-xAlxN coatings synthesized by cathodic arc method / Hasegama
130