WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     ||
|

Показано, что в условиях низкой диффузионной подвижности атомов синтезируемого покрытия формируется двухуровневая зеренная структура с размером зерна сотни нанометров, фрагментированных на нанозерна размером (1020) нм, наличием текстуры и высокими локальными напряжениями. Развиты представления о столбчатом механизме роста таких покрытий. Представлена структурная модель развития фрагментации в локальных областях с высокой кривизной кристаллической решетки, эквивалентной дислокационным зарядам высокой ± 1011 см-плотности. Предполагается, что фрагментация происходит в результате полигонизации высокодефектных упруго-напряженных столбчатых кристаллов. В условиях формирования двухуровневой структуры на поверхности сопряжения подложкапокрытие наблюдается эпитаксиальное зарождение покрытий.

2. При температурах синтеза отвечающих высокой подвижности точечных дефектов и атомов азота формируется стабильное безтекстурное состояние многоэлементных покрытий на основе TiN с наноразмерным зерном. Образованию таких покрытий способствует легирование кремнием, алюминием и бором. Таким образом, найдены условия целенаправленного управления структурой исследуемых покрытий.

3. Наличие в составе исследованных покрытий на основе TiN кислорода, углерода, кремния, алюминия и бора приводит, по-видимому, к образованию, помимо нанокристаллической фазы Ti1-xSixN, аморфных или аморфно-кристаллических фаз типа боридов, карбидов, окислов и более сложных соединений с высокой твердостью и прочными межатомными связями. Это определяет формирование сверхтвердости при толщине зернограничного слоя, превышающего 1 нм. При этом, несмотря на значительное количество кислорода и углерода, в отличие от известных покрытий типа n-MeN/а-Si3N4, не наблюдается деградации сверхтвердости. Предполагается, что последнее с точки зрения снижения требования к чистоте покрытий по примесям упрощает технологию, так что наиболее перспективными сверхтвердыми покрытиями должны быть многоэлементные покрытия.

4. Показано, что в покрытиях систем Ti-Si-B-O-C-N и Ti-Al-Si-O-C-N может быть сформирована фаза на основе TiN с нанокристаллической или двухуровневой зеренной структурой, распределенной в рентгеноаморфной фазе, объемная доля которой составляет (20 – 50) %. Характер зеренной структуры и механизм роста покрытий можно целенаправленно изменять легированием или изменением температуры осаждения покрытий.

5. Установлено, что независимо от структурного состояния и состава покрытия являются сверхтвёрдыми и обладают высокой термической стабильностью сверхтвердости и микроструктуры до температур Т 1000 °С. Снижение твердости наблюдается при Т > 1000 °С в результате дислокационного возврата и развития начальных стадий рекристаллизации.

Высказано предположение, что высокие прочностные свойства покрытий обусловлены наличием дислокационной субструктуры и высоким сопротивлением сдвигу рентгеноаморфных фаз по границам нанокристалитов фазы на основе TiN.

6. Впервые обнаружена высокая кривизна-кручение кристаллической решетки и внутренние упругие напряжения в нанокристаллической фазе нанокомпозитных сверхтвердых покрытий. При этом наблюдается широкий спектр значений кривизны от нулевых до 300 град/мкм во всем изученном (до 20 нм) интервале значений размеров областей когерентного рассеяния нанокристаллитов нитрида титана.

7. Значение кривизны решетки в нанокристаллической фазе исследованных нанокомпозитных покрытий на порядок выше, нежели в покрытиях с двухуровневой зеренной структурой. Основным фактором такого различия является масштабный фактор – малый размер (менее 20 нм) нанокристаллитов в нанокомпозитном состоянии покрытий в сравнении с размером зерна (100 300) нм в покрытиях с двухуровневой зеренной структурой.

8. Показано, что внутренние напряжения в нанокристаллитах упругие, тогда как в покрытиях с двухуровневой структурой внутренние напряжения обусловлены дислокационными зарядами (избыточными дислокациями одного знака) и являются упруго-пластическими.

9. Выполнена оценка величины упругих напряжений в нанокристаллитах в нанокомпозитных покрытиях и получены данные об их высокой (до Т = 1000 °С) термической стабильности. Предложна модель дипольной конфигурации кривизны кристаллической решетки в нанокристаллитах и высказаны предположения о природе структурных дефектов, обуславливающих наличие этой кривизны.

10. Вся совокупность полученных экспериментальных данных свидетельствует о высокой эффективности электронно-микроскопического изучения кривизныкручения кристаллической решетки для анализа дефектного и упругонапряженного состояния нанокристаллитов в наноструктурных материалах.

Основное содержание диссертации изложено в работах:

Статьи в журналах, рекомендованных ВАК для публикации результатов диссертаций:

1. Коротаев А. Д., Тюменцев А.Н., Пинжин Ю.П., Коваль Н.Н.,. Гончаренко И.М, Тухфатуллин А.А., Нестеренков В.А., Мошков В.Ю. Комбинированные методы вакуумно-дугового синтеза твердых и нанокомпозитных сверхтвердых покрытий на основе TiN // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2004. – № 12. – C. 15-21.

2. Коротаев А.Д., Мошков В.Ю., Овчинников С.В., Пинжин Ю.П., Савостиков В.М., Тюменцев А.Н. Наноструктурные и нанокомпозитные сверхтвердые покрытия // Физическая мезомеханика. – 2005. – Т. 8, № 5. – C. 103-116.

3. Мошков В.Ю., Коротаев А.Д., Пинжин Ю.П., Овчинников С.В. Микроструктура нанокомпозитных сверхтвердых покрытий Ti-Si-B-N, полученных магнетронным методом // Изв. вузов. Физика. – 2006. – № 3. Приложение. – С. 54-55.

4. Pinzhin Yu.P., Ovchinnikov S.V., Tyumentsev A.N., Korotaev A.D., Moshkov V.Yu., Savostikov V.M., Borisov D.P. Superhard Nanocomposite and Nanostructural Ti-Si-B-N Coatings // Изв. вузов. Физика. – 2006. – № 8. Приложение. – С. 508-512.

5. Коротаев А.Д., Тюменцев А.Н., Пинжин Ю.П., Овчинников С.В., Мошков В.Ю., Коваль Н.Н., Гончаренко И.М. Структурно-фазовые состояния нанокристаллических покрытий нитридов металлов // Физика и химия обработки материалов. – 2006. – № 6 – С. 32-40.

6. Коротаев А.Д., Мошков В.Ю., Овчинников С.В., Пинжин Ю.П., Тюменцев А.Н., Сергеев В.П., Борисов В.Д., Савостиков В.М. Многокомпонентные твердые и сверхтвердые субмикро- и нанокомпозитные покрытия на основе нитридов титана и железа // Физ. мезомеханика. – 2007. – Т. 10, № 3. – C. 39-52.

7. Савостиков В.М., Борисов Д.П., Сергеев С.М., Мошков В.Ю. Комбинированные технологии магнетронного осаждения нанокристаллических покрытий и формирования градиентно-композиционных структур с применением газового плазмогенератора // Изв. вузов. Физика. – 2007. – № 9. Приложение. – С. 390-393.

8. Коротаев А.Д., Борисов Д.П., Мошков В.Ю., Овчинников С.В., Оскомов К.В., Пинжин Ю.П., Савостиков В.М., Тюменцев А.Н. Нанокомпозитные и наноструктурные сверхтвердые покрытия системы Ti-Si-B-N // Изв. вузов. Физика. – 2007. – № 10. – С. 13-23.

9. Коротаев А.Д., Борисов Д.П., Мошков В.Ю., Овчинников С.В., Пинжин Ю.П., Савостиков В.М., Тюменцев А.Н. Особенности и термическая стабильность микроструктуры и прочностных свойств покрытий системы Ti-Al-Si-O-C-N // Изв. вузов.

Физика. – 2008. – № 11. – С. 56-64.

10. Коротаев А.Д., Борисов Д.П., Мошков В.Ю., Овчинников С.В., Пинжин Ю.П., Тюменцев А.Н. Нанокомпозитные и наноструктурные сверхтвердые покрытия системы Ti-Si-B-N // Перспективные материалы – 2009. – № 2. – С. 55-67.

11. Коротаев А.Д., Борисов В.Д., Мошков В.Ю., Овчинников С.В., Пинжин Ю.П., Тюменцев А.Н. Упруго-напряженное состояние многоэлементных сверхтвердых покрытий // Физ. мезомеханика. – 2009. – Т. 12, № 4. – C. 79-91.

Публикации в других научных изданиях:

12. Мошков В.Ю., Коротаев А.Д., Тюменцев А.Н., Пинжин Ю.П., Овчинников С.В.

Особенности упруго-напряженного состояния субмикро- и нанокомпозитных покрытий на основе нитрида титана // Физика прочности и пластичности материалов :

сб. тезисов XVI Международной конференции. 26-29 июня 2006 г., Самара. – Самара, 2006. – С. 137.

13. Мошков В.Ю., Коротаев А.Д., Пинжин Ю.П., Овчинников С.В., Савостиков В.М., Борисов Д.П. Исследование особенностей микроструктуры и свойства покрытий системы Ti-Si-B-N // II Всероссийская конференция по наноматериалам "НАНО 2007", IV Международный семинар "Наноструктурные материалы – 2007 Беларусь - Россия" : сб. тез. 13-16 марта 2007 г., Новосибирск. – Новосибирск, 2007. – С. 197.

14. Коротаев А.Д., Мошков В.Ю., Овчинников С.В., Пинжин Ю.П., Тюменцев А.Н.

Многокомпонентные нанокомпозитные сверхтвердые покрытия на основе нитрида титана // Материаловедение тугоплавких соединений: достижения и проблемы :

труды международной конференции. 27-29 мая 2008 г., Киев, Украина. – Киев, 2008. – С. 175.

15. Мошков В.Ю., Коротаев А.Д., Пинжин Ю.П., Овчинников С.В. Микроструктура и свойства многокомпонентных нанокомпозитных сверхтвердых покрытий на основе TiN, полученных методом ионно-плазменного напыления // Актуальные проблемы прочности : материалы XLVII Международной конференции. 1-5 июля 2008 г., Нижний Новгород. – Н. Новгород, 2008. – С. 29-31.

16. Ovchinnikov S.V., Korotaev A.D., Pinzhin Yu.P., Tyumentsev A.N., Moshkov V.Yu., Borisov D.P., Savostikov V.M. Thermal Stability of Nanostructured Superhard Coatings on the Basic of TiN // Proceedings 9th International conference on modification of materials with particle beams and plasma flows. 21-26 September 2008., Tomsk. – Tomsk, 2008. – Р. 478-482.

17. Мошков В.Ю., Коротаев А.Д., Пинжин Ю.П., Овчинников С.В. Перспективные многокомпонентные нанокомпозитные сверхтвердые покрытия на основе TiN, полученные методом ионно-плазменного напыления // Международный конкурс научных работ молодых ученых в области нанотехнологий "Rusnanotech’08" : сб. тезисов докладов участников. 3-12 декабря 2008 г., Москва. – М., 2008. – С. 213-214.

18. Мошков В.Ю., Коротаев А.Д., Пинжин Ю.П., Овчинников С.В. Термическая стабильность микроструктуры нанокомпозитных сверхтвердых покрытий системы Ti-Si-B-N // НАНО 2009 : тез. докл. III Всероссийской конференции по наноматериалам. 20-24 апреля 2009 г., Екатеринбург. – Екатеринбург. 2009. – С. 481-482.

19. Мошков В.Ю., Коротаев А.Д., Пинжин Ю.П., Овчинников С.В. О природе сверхтвердости нанокомпозитных покрытий на основе TiN // Физика прочности и пластичности материалов : сб. тезисов XVII Международной конференции. 23-июня 2009 г., Самара. – Самара, 2009. – С. 265.

Список цитируемой литературы:

1. Валиев Р.З., Александров И.В. Наноструктурные материалы, полученные интенсивной пластической деформацией. – М. : Логос, 2000. – 271 с.

2. Andrievski R.A. Nanostructured superhard films as typical nanomaterials // Surface and Coatings Technology. – 2007. – V. 201. – P. 6112-6116.

3. Коротаев А.Д., Тюменцев А.Н., Суховаров В.Ф. Дисперсное упрочнение тугоплавких металлов. – Новосибирск : Наука, 1989. – 211 с.

4. Hultman L. Thermal stability of nitride thin films // Vacuum. – 2000. – V. 57. – P. 130.

Pages:     ||
|



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.