Многофункциональные PVD покрытия на основе систем Ti-Cr-Ni-N, Ti-Cr-Mo-Ni-N с полной и ограниченной растворимостью компонентов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Черногор Алексей Витальевич

• Черногор Алексей Витальевич
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Черногор Алексей Витальевич

Введение

1 Аналитический обзор литературы

1.1 Характеристики и подходы получения износостойких покрытий методами физического осаждения

1.2 Методы нанесения покрытий

1.3 Механизмы роста покрытий и формирования их структуры

1.4 Моделирование процессов роста покрытий

1.5 Фазовые равновесия и механические свойства покрытий на основе нитридов тугоплавких металлов

1.5.1 Двухкомпонентная система Мо - N

1.5.2 Двухкомпонентная система Т - N

1.5.3 Двухкомпонентная система Сг - N

1.6 Покрытия на основе систем с полной и ограниченной растворимостью фаз друг в друге

1.7 Заключение

2 Методы проведения экспериментов

2.1 Режимы нанесения покрытий

2.2 Измерение толщины покрытий

2.3 Определение фазового состава рентгеновской дифракцией

2.4 Определение элементного состава покрытия и исследования морфологии поверхности

2.5 Изучение структурных превращений

2.6 Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии

2.7 Метод оптической эмиссионной спектроскопии тлеющего разряда

2.8 Измерение физико-механических свойств

2.9 Метод измерительного царапанья

2.10 Трибологические испытания

3 Моделирование процессов массопереноса плазмы и роста многокомпонентных покрытий

3.1 Моделирование массопереноса плазмы методом пробной частицы Монте-Карло

3.2 Моделирование роста покрытий методом кинетического Монте-Карло

3.3 Заключение

4 Изучение состава и процессов структурообразования покрытий ТьСг-К, ТьСг-Ы-М и ТьСг-Мо-Ы-№

4.1 Элементный и фазовый состав покрытий

4.2 Изучение процессов структурообразования покрытий

4.2.1 Результаты модельных расчётов по определению характеристик структуры

покрытий

4.2.2 Результаты экспериментальных исследований структурных характеристик

4.2.3 Термическая стабильность состава и структуры покрытий

4.3 Заключение

5 Физико-механические и трибологические свойства покрытий

Выводы

Список литературы

Приложение А. Государственная регистрация программы для ЭВМ « Численное моделирование

массопереноса плазмы через магнитные сепараторы капельной фазы»

Приложение Б. Государственная регистрация программы для ЭВМ «Программа моделирования

роста покрытий кинетическим методом Монте-Карло»

Приложение В. Акт о совместных испытаниях НИТУ «МИСиС» и АО «НПО Энергомаш» им.

Академика В.П.Глушко

Приложение Г. Акт о совместных испытаниях НИТУ «МИСиС» и ЦНИИ КМ «Прометей» ....128 Приложение Д. Свидетельство о регистрации Ноу-Хау

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Многофункциональные PVD покрытия на основе систем Ti-Cr-Ni-N, Ti-Cr-Mo-Ni-N с полной и ограниченной растворимостью компонентов»

Введение

Инженерия поверхностей, связанная с разработкой упрочняющих и адаптируемых к условиям трения покрытий, занимает одно из ведущих направлений в повышении эффективности использования материалов для работы в самых разнообразных условиях в различных парах трения. Интерес к данному направлению связан с тем, что экономические потери, вызванные факторами изнашивания изделий и потери энергии в результате работы сил трения, составляют порядка 3 % ВВП для США, Германии, Франции и 7 % для КНР и Россия.

Возможности применения покрытий для решения данной проблемы на основе двухкомпонентных систем материалов практически полностью исчерпаны, и они уже не могут удовлетворить современные требования, предъявляемыми промышленностью с учётом комплексного сочетания жаростойкости и термической стабильности; высокой твёрдости с вязкостью; адгезионной и когезионной прочности покрытий.

Сегодня исследования направлены на разработку покрытий на основе многофазных систем, в которых присутствие различных элементов и фаз существенно изменяет их свойства по отношению к двухкомпонентным покрытиям. Особый интерес представляют системы на основе нитридов переходных металлов, характеризующихся повышенными механическими свойствами и полной растворимостью друг в друге. Так, трёхкомпонентные системы Т1-Сг-К, Сг-Мо-К и Т1-Мо-К значительно превосходят по твёрдости, трибологическим свойствам и жаростойкости двухкомпонентные системы Ме-К Значительный аддитивный эффект повышения функциональных характеристик покрытий следует ожидать при создании четырёх и пятикомпонентных систем. Интерес представляют покрытия на основе ТьСг-Ы-М и ТьСг-Мо-N-N1, в которых молибден содержащая фаза будет способствовать улучшению трибологических свойств за счёт формирования при окислении в процессе трения фазы Мо03, хромсодержащая фаза обеспечит высокую жаростойкость, а фазы, содержащие титан - высокую твёрдость. Введение в нитридные покрытия металлов с низким сродством к азоту и ограниченной растворимостью в нитридах, например, никеля, благодаря измельчению нитридной фазы и формированию дисперсно-упрочнённой структуры с пластичной металлической матрицей, способствует созданию материала с высокой вязкостью, сочетающейся с твёрдостью. Повышенные эксплуатационные свойства данных покрытий будут во многом определяться возможностью управлять составом и структурой осаждаемого материала. Для осуществления этого необходимы знания в области процессов фазо- и структурообразования ионно-плазменных многокомпонентных покрытий, включающих массоперенос плазменных потоков к подложке, формирующихся при испарении многокомпонентных катодных систем; зародышеобразование и рост покрытий в результате химических превращений; поверхностной

и объёмной диффузии. Анализ литературных данных свидетельствует об отсутствии данных и системных исследований в этой области по указанным выше многокомпонентным системам.

Таким образом, разработка многофункциональных износостойких покрытий ТьСг-Ы-М и ТьСг-Мо-Ы-М, обладающих высокой адгезионной и когезионной прочностью, жаростойкостью и термической стабильностью, сочетающих высокую твёрдость с вязкостью и способных работать в широком интервале температур является актуальной научной задачей. Формирование модельных представлений о процессах структурообразования ионно-плазменных многокомпонентных покрытий на основе фаз с полной и ограниченной растворимостью в данных системах позволит целенаправленно оптимизировать процесс их получения с заданными функциональными свойствами.

Актуальность работы подтверждается тем, что она выполнялась в соответствии с тематическими планами НИР НИТУ "МИСиС" по следующим проектам:

- грант РФФИ № 18-03-00321 (2017-2019гг.) по теме "Моделирование атомарных процессов структурообразования многокомпонентных покрытий, полученных методами физического осаждения";

- грант РФФИ № 18-32-00372 (2017-2019гг.) по теме "Термическая стабильность, сверхтвёрдость и вязкость разрушения в периодических и однородных нитридных наноструктурах с полной и ограниченной растворимостью компонентов";

- грант РНФ №19-19-00555 (2019-2021гг.) по теме "Сверхтвёрдые наноструктурные покрытия с повышенной усталостной прочностью и регулируемым уровнем макронапряжений на основе керамикометаллических систем с ограниченной растворимостью компонентов";

- грант РФФИ №19-38-90133 (2019-2021гг.) по теме "Влияние напряжённого состояния наноструктурных керамикометаллических покрытий на функциональные характеристики, обеспечивающие их трибоадаптивность".

Цели и задачи

Цель работы - разработать на основе модельных и экспериментальных исследований процессов структурообразования с участием фаз с полной и ограниченной растворимостью в системах ТьСг-Ы-№ и ТьСг-Мо-Ы-М износостойкие покрытия, способные работать в широком интервале температур, обладающие высокой жаростойкостью и термической стабильностью. Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

- выполнить анализ изучаемой проблемы и определить возможные направления исследований;

- исследовать влияние на процессы структурообразования многокомпонентных нанокристаллических покрытий на основе исследуемых систем режимов их нанесения методом агс-РУВ;

- изучить влияние состава и структуры на физико-механические и трибологические свойства, термическую стабильность и жаростойкость покрытий в исследуемых системах;

- разработать математические модели процессов формирования многофазных покрытий методами физического осаждения из газовой фазы, включающих массоперенос плазменного потока к подложке, зародышеобразование, объёмную и поверхностную диффузию в процессе роста покрытия;

- выполнить верификацию модельных структур покрытий с данными просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения и рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии;

- сформулировать модельные представления о формировании многокомпонентных покрытий изучаемых систем на основе результатов компьютерного моделирования и экспериментальных исследований, оптимизировать режимы нанесения покрытий систем ТьСг-М-К и Т1-Сг-№-Мо-К;

- оценить эффективность разработанных покрытий при работе в различных условиях трения.

Научная новизна

1. Разработана модель роста покрытий на основе метода кинетического Монте-Карло (кМС), позволяющая рассчитывать структурные параметры (плотность, период модуляции, направление роста, размеры кристаллитов, архитектурное строение) многофазных систем.

2. Разработаны покрытия на основе многокомпонентных систем (Т1, Сг)№№ и (Т1, Сг)№ Мо2№№, характеризующиеся повышенными значениями твёрдости 30-42 ГПа, сочетающейся с вязкостью (относительная работа пластического деформирования 50-65 %) и высокими триботехническими характеристиками (интенсивность изнашивания порядка 10-17 м*Н/мм3, коэффициент трения 0,42-0,45).

3. Выявлена особенность структуры покрытий систем ТьСг-Мо-К-№, заключающаяся в формировании трёхуровневой многослойной архитектуры, состоящей из поликристаллического субслоя нитрида хрома толщиной 22-28 нм, и 9-12 субслоёв

толщиной порядка 1 нм, сформированных из нитридных зёрен (ТЬ^Сг^К и Мо2К) и металлического каркаса никеля.

4. Установлен эффект повышения термической стабильности износостойкости и структуры многослойных покрытий (Т^ Сг)№Мо2№№ по сравнению с системами ТьСг-К, Cr-Mo-N и Ti-Mo-N, в результате блокирующего влияния металлического никеля на процессы взаимного растворения слоёв нитридных фаз.

5. Установлен аддитивный эффект повышения износостойкости и жаростойкости покрытий ТьСг-Мо-Ы-М по сравнению с системами ТьСг-К и ТьМо-К за счёт формирования оксидной плёнки, состоящей из жаростойкого Сг203 и Мо03, выполняющего роль твёрдой смазки.

Практическая значимость

1. Разработан программный комплекс моделирования (свидетельства о Государственной регистрации программы ЭВМ № 2020666229 07.12.2020 г. и № 2018613346 13.03. 2018г.) роста покрытий, формируемых методом агс-Р"УВ, включающий расчёт параметров массопереноса плазмы от поверхности испаряемых катодов до подложек и процесса роста покрытий. Результаты расчётов дают возможность как спрогнозировать, так и выполнить анализ экспериментальных данных по структуре формируемых покрытий: их архитектуре, ориентации и размере кристаллитов, периоду модуляции.

2. Разработаны режимы получения многослойных многокомпонентных покрытий методом ионно-плазменного вакуумно-дугового осаждения составов (Т^ Сг)№№ и (Т^ СгЩ-МогК-М, характеризующиеся высокой твёрдость 30-42 ГПа, относительно низким коэффициентом трения 0.42, высокой износостойкостью 10-5 мм3/Нм при комнатной температуре и 650 0С, низким уровнем сжимающих макронапряжений для систем (Т^ Сг)К-Мо2№№.

3. В условиях НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» проведены трибологические испытания пары трения «сталь 2Х13 с покрытием ТьСг-Мо-Ы-М -углепластик марки «УГЭТ», реализуемой в подшипниках узлов трения судовых механизмов и гидротурбин. Полученные результаты свидетельствуют о более, чем двукратном уменьшении износа покрытого стального контртела по сравнению с оксидированным титаном, используемым согласно регламенту испытаний в качестве образца сравнения.

4. Совместно с АО «НПО Энергомаш» им. академика В. П. Глушко проведены стендовые испытания покрытий ТьСг-Ы-№ и ТьСг-Мо-№-К на жаропрочном сплаве марки ЭК61.

Высокие триботехнические и механические свойства, а также жаростойкость при температурах порядка 650 °С позволяют рассматривать данные покрытия, как перспективные для упрочнения уплотнительной поверхности затворов сопел крена ракетных двигателей.

На защиту выносятся

- Разработанные модельные представления о формировании покрытий Ti-Cr-N-Ni и Ti-Cr-Mo-N-Ni, характеризующихся высокими физико-химическими, трибологическими свойствами, высокой жаростойкостью и термической стабильностью, методом физического осаждения многокомпонентных систем с полной и ограниченной растворимостью на основе нитридов Ti, Cr и Mo, и нерастворимым в них металлическим никелем.

- Полученные экспериментальные и смоделированные параметрические зависимости влияния плазменного потока, состава и режимов нанесения покрытий Ti-Cr-N-Ni и Ti-Cr-Mo-N-Ni на структуру, физико-механические и трибологические свойства, термическую стабильность и жаростойкость.

- Результаты стендовых испытаний покрытий Ti-Cr-N-Ni и Ti-Cr-Mo-N-Ni в условиях НИЦ «Курчатовский институт» - ЦНИИ КМ «Прометей» и АО «НПО Энергомаш» им. академика В. П. Глушко.

Апробация работы и использование результатов

Основные положения диссертации доложены и обсуждались в ходе одиннадцати научно-практических конференций, в том числе: 1) Четвертый междисциплинарный научный форум с международным Участием "новые материалы и перспективные технологии", 27.11.18-30.11.18, Здание Президиума РАН, Москва 2) International Conference on Computational Materials Science and Thermodynamic Systems, 22.04.18-23.04.18, Wolfson College, University of Cambridge, Cambridge City, United Kingdom 3) The 2nd International Conference on Numerical Modelling in Engineering, 19.08.2019-22.08.2019, Beijing, China 4) Международная научно-техническая конференция «Быстрозакалённые материалы и покрытия, Москва, 15-16 октября 2019 5) Международная конференция "Плёнки и покрытия - 2019», Санкт-Петербург, 14-16 мая 2019; 6) Всероссийская научно-техническая конференция с международным участием "Вакуумная техника и технологии - 2019", 18-20 июня 2019 года, Санкт-Петербург, Россия; 7) VI International Conference on Information Technology and Nanotechnology (ITNT - 2020), Samara

Russia, 26-29 May; 8) 11th Asian - European International Conference on Plasma Surface Engineering, Jeju Island, Korea, 11.09.2017 -15.09.2017; 9). Nanotech France 2021, Paris, France, 23.06.2021 - 25.06.2021.

Публикации

По теме исследования опубликованы 12 работ, в том числе 5 статей в журналах, входящих в базы данных WOS и Scopus, и рекомендованных ВАК; 11 тезисов докладов; 2 государственные регистрации программы ЭВМ; 1 ноу-хау.

Достоверность полученных результатов

Достоверность результатов диссертационной работы подтверждается большим количеством экспериментальных исследований, полученных с использованием современного оборудования и аттестованных методик исследований, а также применением статистических методов обработки полученных данных.

Личный вклад автора

Диссертация является завершенной научной работой, в ней обобщены результаты исследований, полученные лично автором и в соавторстве. Автору работы принадлежит основная роль в получении и обработке экспериментальных данных, их анализе и обобщении всех полученных результатов. Обсуждение полученных результатов исследования проводилось совместно с научным руководителем диссертационной работы и соавторами статей. Основные выводы диссертационной сформулированы лично автором работы.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы. Работа содержит 130 страниц основного текста, 7 таблиц, 78 рисунков, 5 приложений. Список использованной литературы включает 127 наименований.

1 Аналитический обзор литературы

1.1 Характеристики и подходы получения износостойких покрытий методами

физического осаждения

Нанесение износостойких покрытий широко распространено в различных сферах промышленности. При этом в зависимости от области применения к таким покрытиям могут предъявляться разные требования: высокая жаростойкость, сопротивление химическому воздействию агрессивных сред, низкий коэффициент трения, термическая стабильность и другие. В целом все эти требования так или иначе влияют на износостойкость покрытий в конкретной сфере применения. То есть недостаточно только реализовать покрытия с высокой твёрдостью, нужно ещё обеспечить другие свойства, которые часто определяют эксплуатационные характеристики изделий с покрытиями в меняющихся условиях эксплуатации. Исходя из этого можно выделить основные характеристики, которыми должны обладать современные износостойкие покрытия:

1. Высокая твёрдость, сочетающиеся с вязкостью;

2. Термическая стабильность;

3. Жаростойкость выше 600 °С;

4. Низкий коэффициент трения.

Перечисленные свойства вносят свой вклад в ресурс работы покрытий, а значит и изделий, на которые их наносят. В данном разделе проведен анализ их влияния на износостойкость покрытий.

В трибологии выделяют четыре основные механизма изнашивания [1], которые включают адгезионное, абразивное, усталостное и коррозионное изнашивание, схематически изображенные на рисунке 1. При этом в процессе эксплуатации могут протекать одновременно несколько механизмов.

Адгезионный износ возникает при пластической деформации, когда на границе трущейся пары создаются сильные связи, в результате чего одно из контртел разрушается за счёт образования трещин. Абразивный износ проявляется при контакте твёрдого контртела (абразив) с относительно мягким, в результате которого абразив продавливает изделие и в дальнейшем стружкой срезает материал. В рабочих условиях деталь многократно подвергается циклическому трению, и если результатом становится образование и накопление трещин - то это усталостное изнашивание [1].

(а) Адгезионное изнашивание (б) Абразивное изнашивание

О

■1И1И11

(в) Усталостное изнашивание (г) Коррозионное изнашивание Рисунок 1 - Схематическое изображение видов изнашивания [1]

Сложность в изучении и прогнозировании износа заключается в том, что это характеристика системы в целом, а не только исследуемого образца [1]:

- Свойства среды (температура, состав, влажность, давление и другое);

- Свойства трущихся пар (состояние поверхности контакта, физико-химическое взаимодействие материалов пар, а также продуктов их взаимодействия и другое);

- Параметры испытаний (Скорость скольжения, нагрузка).

Ввиду этих сложностей трибология носит в основном эмпирический характер с момента её появления и до нашего времени. Из-за важности её в промышленности было разработано много методов повышения износостойкости (химико-термическая обработка, поверхностное пластическое деформирование, электроискровое упрочнение, нанесение покрытий и другие)

К таким методам относятся технологии нанесения плёнок и покрытий, которые позволяют изменить поверхностные свойства изделий, не влияя на свойства самой подложки [3]. Поскольку механизм износа зависит не только от поверхностного материала, но и от свойств системы в целом, то для композитов покрытие/подложка разделяют два крайних случая в изнашивании [1]: мягкое покрытие - твёрдая основа и твёрдое покрытие - мягкая основа, представленных на рисунке 2.

В первом случае, если покрытие достаточно толстое, происходит натекание материала на фронте движения контртела, что приводит к увеличению силы трения и изнашиванию по механизмам усталостного и адгезионного износа. По мере уменьшения толщины данный эффект будет проявляться всё в меньшей степени, трение будет определяться сдвиговой

[2].

прочностью покрытия и площадью контакта, а износ будет происходить путём образования канавки в результате постепенной пластической деформации покрытия. Шероховатость поверхности контртела практически не оказывает влияния на силы трения, но, если его коэффициент шероховатости Ra выше, чем толщина покрытия, возможно частичное вскрытие подложки, негативно сказываясь на коэффициенте трения и износостойкости [1].

Использование твёрдого покрытия на мягкой подложке наиболее распространённая схема, так как это позволяет увеличить механические свойства и при правильном сочетании материала покрытия и подложки уменьшить коэффициент трения. При очень маленькой толщине ни покрытие, ни основа не способны сопротивляться пластической деформации, поскольку подложка будет оказывать существенный вклад в твёрдость покрытия. Однако такие покрытия предотвращают наклёп материала подложки впереди движения контртела. В случае увеличения толщины покрытия увеличивается его ёмкость предельной нагрузки, тем самым защищая подложку от деформаций. Но, несмотря на это, тонкие твёрдые покрытия обладают большим сроком службы. В одинаковых условиях эксплуатации толстые покрытия испытывают значения напряжений изгиба выше и, так как в основном они имеют столбчатую структуру, то это способствует образованию трещин и их росту через всю толщину к границе с подложкой.

вёрдый !тдекгор

Твердость покрытия

Толщина покрытия

1

1?

3 Ь

1 Ш^шШ

Наплыв СДЕИГ

С

Деформация основы

Нагрузка только на покрытие

ШероноЕато ст ь поверхности

Царапание Проникновение

Анииише п/клэл контакта НерсБний износ

Частицы износа

Рисунок 2 - Макромеханические свойства контакта для различных механизмов износа, влияющие на коэффициент трения в случае твёрдого индентора [1]

В целом работы по созданию износостойких покрытий заключаются в подборе физико-механических и химических свойств покрытий и основы. Схематично влияние разных факторов представлено на рисунке 3.

Известно, что трибологические свойства можно значительно улучшить, используя несколько фаз нанокристаллических структур в покрытии. Данную технологию можно условно разделить на три направления:

1. Получение многослойных покрытий;

2. Получение нанокомпозиционных покрытий;

3. Получение многослойных многофункциональных покрытий.

Механизм повышения износостойкости первым способом исходит из многих явлений:

- Использование многослойных покрытий уменьшает недостатки механических или химических свойств, связанных с границей раздела покрытие-основа, в частности наблюдается увеличение адгезионной прочности;

- В многослойных структурах остаточные напряжения контролируются как в отдельных слоях, так и в покрытии в целом;

- Роль слоёв и границы раздела между ними, как барьер для движения трещины;

- Способность твёрдых и хрупких слоёв проскальзывать относительно друг друга;

- Очень тонкие слои порядка нескольких нанометров препятствуют движению дислокаций;

- Слои могут выступать в качестве диффузионного или теплового барьера.

Рисунок 3 - Параметры, определяющие трибологические свойства, в различных зонах

покрытого образца [1]

Помимо трибологических свойств к покрытиям часто предъявляются требования высокой жаростойкости в условиях эксплуатации. Решение данной проблемы заключается в разработке материалов, которые термодинамически стабильны при рабочих температурах, не окисляются или окисляются с образованием защитной плёнки, имеют схожие термические свойства с материалом основы (коэффициент температурного расширения) и другое [4].

Жаростойкость в первую очередь определяется образованием на поверхности сплошной плёнки, которая служит барьером для диффузии кислорода к не окисленному материалу и элементов основы и покрытия к поверхности окалины.

Процесс роста такой плёнки протекает последовательно и параллельно по нескольким отдельным стадиям, изображённым на рисунке 4:

- Переход металла в форме ионов и электронов из металлической фазы в окисел:

Ме =Меп+ + пе

(1)

Перемещение ионов металла и электронов в слое окисла; Перенос кислорода к поверхности раздела окисная плёнка - газ; Адсорбции кислорода на поверхности окисной плёнки:

т

(2)

Ионизация адсорбированного кислорода:

О + 2е =0

2-

(3)

- Перемещение ионов кислорода в слое окисла;

- Реакция образования окисла.

Установившаяся суммарная скорость этого процесса обычно определяется скоростью самой заторможенной последовательной или наиболее быстрой параллельной стадией или иногда скоростями нескольких стадий, то есть имеют место различные виды контроля процесса.

В образующихся защитных плёнках могут возникать следующие напряжения:

- Внутренние сжимающие напряжения, появляющиеся при росте защитной плёнки, в которой объём продуктов окисления выше, чем объем не окисленного материала;

- Внутренние напряжения сжатия на неровной поверхности подложки, в результате которых образуются отрывающие усилия;

- Внутренние напряжения при изменении температуры в защитной плёнке; они появляются вследствие различия линейного и объёмного коэффициентов теплового расширения основы и оксидной плёнки и особенно заметны при резком охлаждении подложки, подвергшейся газовой коррозии;

- Механические напряжения при работе детали в конструкциях.

Все эти напряжения могут вызвать механическое разрушение оксидных плёнок на металлах и сплавах с соответствующим ухудшением или полной потерей их защитных свойств.

Сохранение целостности оксидных плёнок во время эксплуатации зависит от ряда факторов: величина и характер внутренних напряжений и внешних механических нагрузок, механические свойства оксидных плёнок, сцепление защитной плёнки с подложкой, разность линейных и объёмных коэффициентов теплового расширения материала основы и защитной плёнки, коррозионная стойкость.

На скорость и характер процесса химической коррозии влияют как внешние (состав среды и условия коррозии), так и внутренние (состав и структура сплава, внутренние напряжения в металле и другое) условия.

Очень сильно влияет на скорость коррозии температура, с повышением которой процессы окисления металлов протекают значительно быстрее. Характер этого влияния определяется температурной зависимостью константы скорости химической реакции или коэффициента диффузии, которая выражается одним и тем же экспоненциальным законом (уравнением Аррениуса). Скорость диффузии реагентов в плёнках продуктов коррозии в значительной степени определяется энергией активации. Колебания температуры увеличивает скорость окисления металлов, так как в защитной плёнке вследствие возникновения в ней термических напряжений образуются трещины, и она может отслаиваться.

Также на скорость коррозии влияет парциальное давление окисляющего компонента. Если оно ниже давления диссоциации образующегося соединения, материал покрытия становится термодинамически устойчивым, и его окисление прекращается.

Таким образом, для разработки износостойкого покрытия, работающего в условиях высоких температур, требуется:

- Термодинамическая стабильность образующихся соединений;

- Высокие механические свойства для реализации композиционного материала по схеме твёрдое покрытие/мягкая основа;

- Образованием оксидной плёнки на поверхности образца, характеризующейся высокой жаростойкостью и сплошностью, которая должна служить барьером для диффузии кислорода к границе раздела покрытие-основа;

- Высокая протяженность границ раздела между структурными компонентами.

Для выполнения всех этих требований вытекает необходимость использовать многофазные многослойные покрытия, в которых каждая фаза выполняет определенные функции, а границы раздела между слоями обеспечивают высокую трещиностойкость.

1.2 Методы нанесения покрытий

Структура, свойства и фазовый состав покрытий зависит от метода его нанесения. Существует множество таких методов [2-7], которые классифицируют по фазовому состоянию среды (твёрдое, жидкое, пастообразное, газообразное, растворённое и плазменное), по состоянию процессов (механические, физические, химические, электрохимические, напыление, наплавка), по состоянию наносимого материала и способам изготовления (атомное или ионное состояние, макрочастицы, массивный материал, модификация поверхности).

Плазменные методы физического осаждения являются одними из самых распространённых и перспективных с точки зрения последующего совершенствования как самой технологии, так и материалов покрытия [3]. К таким методам относятся магнетронное и

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Черногор Алексей Витальевич, 2022 год

Список литературы

1. Bharat, B. Modern Tribology HandBook - Florida: CRC Press LLC, 2001.

2. Гаркунов, Д.Н. Триботехника. Износ и безызносность. - М.: МСХА, 2001.

3. Mattox, M.D. Cover for Handbook of Physical Vapor Deposition (PVD) Processing. -Elseiver, 2010. - P. 746.

4. Жук, Н.П. Курс теории коррозии и защиты металлов. - М.: Альянс, 2006.

5. Self-propagating high-temperature synthesis of advanced materials and coatings / Levashov, E. A. Mukasyan A. S., Rogachev A. S., Shtansky D. V. // International Materials Reviews. - 2017. -V. 62. - P.203-239.

6. Levashov, E.A., Shtansky, D. V. Multifunctional nanostructured films / Russian Chem. Reviews. - 2007. - V. 76. - P. 463-470.

7. Multicomponent nanostructured films for various tribological applications / D.V. Shtansky, Ph.V. Kiryukhantsev-Korneev, I.A. Bashkova, A.N.Sheveiko, E.A.Levashov // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. - 2010. - V. 28. - P. 32-39.

8. Nee Y.C. Handbook of Manufacturing Engineering and Technology. - Springer: 2015. - P. 3500.

9. Magnetron sputtered titanium carbide-based coatings: A review of science and technology / H. Larhlimi, A. Ghailane, M. Makha and et al // Vacuum. - 2022. - V. 197. - P. 110853 (1)-110853 (19).

10. PVD based thin film deposition methods and characterization/property of different compositional coatings - A critical analysis / G. Gupta, R.K. Tyagi, S.K. Rajput and et al // Materials Today: Proceedings. - 2021. - V. 38. - P. 1. - P. 259-264.

11. Ушаков А.В., Карпов И.В., Лепешев А.А. Механизмы ионизации в катодном пятне вакуумной дуги // Вестник СибГАУ. - 2015. - Т. 16. - № 4. - С. 983-989.

12. The effect of surface pre-treatment and coating post-treatment to the properties of TiN coatings / Adoberg E., Podgurski V., Peetsalu P. and et al // Estonian Journal of Engineering. -2012. - V. 18. - I. 3 - P.185-192.

13. Macroparticle generation in DC arc discharge from a WC cathode / Zhirkov I., Polcik P., Kolozsvari S. and et al // Journal of Applied Physics. - 2017. - V. 121. - P. 103305.

14. Anders A. Handbook of Deposition Technologies for Films and Coatings. - Amsterdam: William Andrew, 2009.

15. Andrea L., Miroslav K. Theory and Simulation of Crystal Growth // Journal of Physics Condensed Matter. - 1996. - V. 9. P. 299-344.

16.Movchan B.A., Demchishin A.V. Structure and properties of thick condensates of Nickel, Titanium, Tungsten, Aluminum Oxides, and Zirconium Dioxide in Vacuum // Physic of Metals and Metallography. -1969. - V. 28. - P. 653-660.

17. Thornton J.A. Influence of apparatus geometry and deposition conditions on the structure and topography // Journal of Vacuum Science and Technology. - 1974. - V. 11. P. 666-670.

18. Grovenor C.R., Hentzell H.T., Smith D.A. The development of grain structure during growth of metallic films // Acta Metallurgica. -1984. -V. 32. - P. 773-778.

19. Barna P.B., Adamik M. Fundamental structure forming phenomena of polycrystalline films and the structure zone models // Thin Solid Films. - 1998. - V. 317. - I. 1-2. - P. 27-33.

20. Petrov I. Hultman L. Barna P. Microstructural evolution during film growth // Journal of Vacuum Science & Technology A. - 2003. - V. 21. - I. 5. - P. 117-128.

21. Buehler M.J. Atomistic Modeling of Materials Failure. - Springer, 2008.

22. Machine learning unifies the modeling of materials and molecules / Bartok A. P., S. De, Poelking C. and et al // Science Advances. - 2017. - V. 3. - I. 13.

23. Rappaz M. Bellet M. Deville M. Numerical Modeling in Materials Science and Engineering. -Springer, 2003.

24. Wainwright J. Mulligan M. Environmental Modelling: Finding Simplicity in Complexity. -John Wiley & Sons, 2013

25. Molecular Dynamics Simulation of Polycrystalline Metal Under High Velocity Nanoscale Sliding / Chen K., Wang L., Yin Y. and et all // Chemical Engineering Transactions. - 2017. -V. 61. - P. 859-864.

26. Molecular-dynamics simulations of solid-phase epitaxy of Si: Growth mechanisms / Motooka T., Nisihira K., Munetoh S. and et al // Physical Review B. - 2000. - V. 61.

27. Effect of Twin Boundary Density on Mechanical Behavior of Al0.1CoCrFeNi High-Entropy Alloy by Molecular Dynamics Simulation / Zhang L., Xin H., Zhao D. and et al // Frontiers in Materials. - 2022.

28. Molecular dynamics simulation on temperature and stain rate-dependent tensile response and failure behavior of Ni-coated CNT/Mg composites / Zhou X., Liu X., Sansoz F. and et al // Applied Physics A. - 2018. V. 124. - P. 506-517.

29. Cummings P.T. Wang B.Y. Evans D.J. Nonequilibrium molecular dynamics calculation of self-diffusion in a non-Newtonian fluid subject to a Couette strain field // The Journal Of Chemical Physics. - 1999. - V 94. - I. 3. - P. 2149-2158.

30. Harrison D.E. Application of molecular dynamics simulations to the study of ion-bombarded metal surfaces // Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences. - 1988. - V. 14. - P. 178.

31. Gilmer G. H., Grabow M. H., Bakker A. G. Modeling of epitaxial growth // Materials Science and Engineering: B. - 1990. - V.6. - P.101.

32. Yang Y.G. Johnson A. Wadley N.G. A Monte-Carlo simulation of the physical vapor deposition of Nickel // Acta materials. - 1997. - V. 45. - N. 4. - P. 1455-1468.

33. Young Y.G., Schubert D.C. A totally irreversible case of multilayer adsorption is treated by such simulation // Journal of Chemical Physics. - 1965. - V.42.

34. Henderson D., Brodsky M. H., Chaudhari P. Simulation of structural anisotropy and void formation in amorphous thin films / Applied Physics Letters. - 1974. - V. 25. - P. 641.

35. Kaldis E. Current Topics in Materials Science - North-Holland, 1980.

36. Dodson B. W. Molecular dynamics modeling of vapor-phase and very-low-energy ion-beam crystal growth processes // Critical Reviews in Solid State and Materials Science. - 1990. - V. 16. - P. 115-130.

37. Atomic-level computer simulation / J. B. Adams, A. Rockett, J. Kieffer and et al // Journal of Nuclear Materials. - 1994. - V. 216. - P. 265-274.

38. Muller K.H. Dependence of thin-film microstructure on deposition rate by means of a computer simulation // Journal of Applied Physics. - 1985. - V. 58. - P. 2573.

39. Nakhodkin N.G., Shaldervan A.I. Effect of vapour incidence angles on profile and properties of condensed films // Thin Solid Films. - 1972. - V. 10. - I. 1. - P. 109-122.

40. A kinetic Monte Carlo simulation of film growth by physical vapor deposition on rotating substrates / J. Cho, S.G. Terry, R. LeSar and et al // Materials Science and Engineering: A. -2005. - V. 391. - I. 1-2. - P.390-401.

41.Mastail C. Abadias G. Three-dimensional kinetic Monte Carlo simulations of cubic transition metal nitride thin film growth // Physics Review. - 2016. - V. 93.

42. Особенности импульсного лазерного осаждения тонкопленочных покрытий с применением противокапельного экрана / В.Н. Неволин, В.Ю. Фоминский, А.Г. Гнедовец, Р.И. Романов // Журнал технической физики, 2009, том 79, вып. 11 120-126

43. Неволин В.Н., Фоминский В.Ю., Гнедовец А.Г. и др. // ЖТФ. 2009. Вып. 1. С. 118-124.

44. Hermann J., Ettmayer P. The Molybdenum-Nitrogen phase diagram // J. of the Less-Common Metals. - 1978. - V.58. - P. 85 - 98.

45.Ferro R., Marazza R. The Mo-N (Molybdenum-Nitrogen) system // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. - 1980. - V.1. - P.82 - 85.

46. Hermann J. Molybdenum and Nitrogen // Gmelin Handbook of Inorganic Chemistry. - 1989. -V.B5 - P. 1 - 66.

47. Kanoun M.B., Goumri-Said, Jacuen M. Structure and mechanical stability of molybdenum nitrides: A first-principles study // Physical Review - 2007. - V.B - 76. - P. 1 - 3;

48. Kazmanli M.K., Urgen M., Cakir A.F. Effect of nitrogen pressure, bias voltage and substrate temperature on the phase structure of Mo - N coatings produced by cathodic arc PVD // Surface and Coatings Technology. - 2003. - V.167. - P. 77 - 82.

49. Gilewicz A., Warcholinski B., Murzynski D. The properties of molybdenum nitride coatings obtained by cathodic arc evaporation // Surface and Coatings Technology. - 2013. - V.236. -P. 149 - 158.

50. Droplet formation on steel substrates during cathodic steered arc metal ion etching / W - D. Munz, I.J. Smith, B.D. Lewis e.a. // Vacuum. - 1987. - V.48 - N.5. - P. 473 - 481.

51. Oxidation behavior of molybdenum nitride coatings / N. Solak, F. Ustel, M. Urgen e.a. // Surface and Coatings Technology. - 2003. - V.174 - 175. - P. 713 - 719.

52. Use of a Solid - State Oxygen Pump to Study Oxidation Kinetics of Cr and Mo / L. Zhengwei, H. Yedong, G. Wei. // Oxidation of Metals. - 2000. - V.53. - P. 577 - 596.

53. Ohtani H., Hillert M. A thermodynamic assessment of the Ti-N system // CALPHAD. - 1990. - V.14. - N.3. - P. 289 - 306.

54. Crystallographic structure of delta - TiN films prepared by photon and ion beam assisted deposition / H. Wendenmair, J.W. Gerlach, U. Preckwinkel e.a. // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. - 1996. - V.113. - P. 196 - 200.

55. Okamoto H. N - Ti (Nitrogen - Titanium) // J. of Phase Equilibria and Diffusuion. - 2013. -V.34. - N.2. - P. 151 - 152.

56. Лякишев Н.П. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник: В 3 т.: Т. 3. Кн. 1 - М.: Машиностроение, 2001.

57. Khidirov I. Revision of the Ti - N Phase Diagram as Probed by Neutron Diffraction // Physicochemical analysis of Inorganic Systems. - 2011. - V.56. - N.2. - P. 298 - 303.

58. Effect of nitrogen ion-implantation on the tribological properties and hardness of TiN films / R.R. Manory, C.L. Li, C. Fountzoulas e.a. // Material Science and Engineering - 1998. -V.A253. - P. 319 - 327.

59. The effect of deposition conditions on the properties of TiN thin films prepared by filtered cathodic vacuum-arc technique / B.K. Tay, X. Shi, H.S. Yang e.a. // Surface and Coatings Technology. - 1999. - V.111. - P. 229 - 233.

60. Micro-tribo-mechanical properties of nanocrystalline TiN thin films for small scale device applications / D.D. Kumar, N. Kumar, S. Kalaiselvam e.a. // Tribology International. - 2015. -P. 25 - 30.

61. Influence of nitrogen content on the structural, mechanical and electrical properties of TiN thin films / F. Vaz, J. Ferreira, E. Ribeiro e.a. // Surface and Coatings Technology. - 2005. -V.191. - P. 317 - 323.

62. Krella A., Czyzniewski A. Influence of the substrate harness on the cavitation erosion resistance of TiN coating // Wear. - 2007. - V.263. - P. 395 - 401.

63. Oxidation kinetics of TiN films / M. Wittmer, J. Noser, H. Melchior // J. of Applied Physics. -1981. - V.52. - P. 6659 - 6664.

64. Mills T. Thermodynamic relations in the Chromium - Nitrogen System // J. of the Less-Common Metals. - 1972. - V.26. - P. 223 - 234.

65. Frisk K. A Thermodynamic evaluation of the Cr - N, Fe - N, Mo - N and Cr - Mo - N systems // CALPHAD. - 1991. - V.15. - P. 79 - 106.

66.Monteiro Dias M.C., Shonoji N. Stability of hydrogen and nitrogen in group IVa metals (Cr, Mo, W) and iron-group metals (Fe, Co, Ni) evaluated by statistical thermodynamics // J. of Materials Science. - 1992. - V.27. - P. 5154 - 5158.

67. Scientific Group Thermodata Europe (SGTE). Thermodynamic Properties of Inorganic Materials. - Springer, 1999.

68. Characterization of TiN, CrN and (Ti, Cr) N Coatings Deposited by Cathodic ARC Evaporation / M. Akbarzadeh, A. Shafyei, H.R. Salimijazi // International Journal of Engineering. - 2014. - V.27. - P. 1127 - 1132.

69. Structure and mechanical properties of thick Cr/Cr2N/CrN multilayer coating deposited by multi-arc ion plating / L. Shan, Y. Wang, J.-L. Li e.a. // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2015. - V.25. - P. 1135 - 1143.

70. Microstructure and indentation toughness of Cr/CrN multilayer coatings by arc ion plating / GH. Song, Z. Luo, F. Li e.a. // Transactions of Nonferrous Metals Society of China. - 2015. -V.25. - P. 811 - 816.

71. Oxidation kinetics of sputtered Cr - N coatings / P.H. Mayerhofer, H. Willman, C. Mitterer // Surface and Coatings Technology. - 2001. - V.146 - 147. - P. 222 - 228.

72. A comparative study of oxidation behavior of Cr2N and CrN coatings / Z.B. Qi, W. Liu , Z.T. Wu e.a. // Thin Solid Films. - 2013. - V.544. - P. 515 - 520.

73. High temperature oxidation of a CrN coating deposited on a steel substrate by ion plating / D.B. Lee, Y.C. Lee, S C. Kwon // Surface and Coatings Technology. - 2001. - V.141. - P. 227 -231.

74. Kacsich T. Lieb K.P. Oxidation of thin CrN and Cr2N films analyzed via nuclear reaction analysis and Rutherford backscattering spectrometry // Thin Solid Films. - 1994. - V.235. - P. 4 - 6.

75. Enhanced thermal stability of (Ti,Al)N coatings by oxygen incorporation / D.M. Holzapfel, D. Music, M. Hans // Acta Materialia. - 2021. - V. 218. - P. 117204

76. Evaluation of high temperature corrosion resistance of CrN, AlCrN, and TiAlN arc evaporation PVD coatings deposited on Waspaloy / G. Biava, I.F. Siqueira, R.F. Vaz and et al // Surface and Coatings Technology. - 2022. - V. 438. - P. 128398.

77. Effects of Al content in TiAlN coatings on tool wear and cutting temperature during dry machining IN718 / J. Zhao, Z. Liu, B. Wang and et al // Tribology International. - 2022. - V. 171. - P.107540

78. Influence of thickness of multilayer composite nano-structured coating Ti-TiN-(Ti,Al,Cr)N on tool life of metal-cutting tool / A. Vereschaka, S. Grigoriev, N. Sitnikov and et al // Procedia CIRP. - 2018. - V. 77. - P. 545-548.

79. Study of properties of nanostructured multilayer composite coatings of Ti-TiN-(TiCrAl)N and Zr-ZrN-(ZrNbCrAl)N / Vereschaka A.A, Vereschaka A.S., Bublikov J.I. and et al // Journal of Nano Research. - 2016. - V. 40. - P. 90-98.

80. Delamination and longitudinal cracking in multi-layered composite nano-structured coatings and their influence on cutting tool life / A.A. Vereschaka, S.N. Grigoriev, and et al // Wear. -2017.

81. Nano-scale Multilayered Composite Coatings for Cutting Tools Operating under Heavy Cutting Conditions / A.A. Vereschakaa S.N. Grigorieva A.S. Vereschakaa and et al // Procedia CIRP. -2014. - V. 14. - P. 239-244.

82. Strain evolution during spinodal decomposition of TiAlN thin films / L. Rogstrom, J. Ullbrand, J. Almer and et al // Thin Solid Films. - 2012. - V. 520. - I. 17. - P. 5542-5549.

83. Influence of spinodal decomposition and fcc^-w phase transformation on global and local mechanical properties of nanolamellar CVD fcc-Ti1-xAlxN coatings // M. Tkadletz, A. Lechner, N. Schalk and et al // Materialia. - 2020. - V. 11. - P. 100696.

84. M. Akbarzadeh, A. Shafyei , H. R. Salimijazi. Characterization of TiN, CrN and (Ti, Cr) N Coatings Deposited by Cathodic ARC Evaporation // International Journal of Engineering Transactions A: Basics, Vol. 27, No. 7, (2014): 1127-1132

85. Слоистые Ti - Cr - N покрытия, получаемые методом вакуумно - дугового осаждения / Ю.В. Кунченко, В.В. Кунченко, И.М. Неклюдов и др. // Вопросы атомной науки и техники. - 2007. - С. 203 - 214.

86. Hangwei C., Yuan G. High-Temperature Oxidation Behavior of (Ti, Cr)N Coating Deposited on 4Cr13 Stainless Steel by Multi-arc Ion Plating // Rare Metal Materials and Engineering. -2014. - V.43. - P. 1084 - 1087.

87. Syntheses and mechanical properties of Cr-Mo-N coatings by a hybrid coating system / K.H. Kima, E. Young, C.S. Gyun and et al // Surface and Coatings Technology. - 2006. - V. 201. - I. 7. - P. 4068-4072

88. Comparison in mechanical and tribological properties of Cr - W - N and Cr - Mo - N multilayer films deposited by DC reactive magnetron sputtering / B. Gu, J.P. Tu, X.H. Zheng // Surface & Coatings Technology. - 2008. - V.202. - P. 2189 - 2193.

89. Comparative studies on microstructure and mechanical properties of CrN, Cr - C - N and Cr -Mo - N coatings / E.Y. Choi, M.C. Kang, D.H. Kwon // J. of Materials Processing Technology.

- 2007. - V.187 - 188. - P. 566 - 570.

90. Mechanical, Microstructural and Tribological Properties of Reactive Magnetron Sputtered Cr -Mo - N Films / D. Qi, H. Lei, T. Wang e.a. // J. of Material Science Technology. - 2015. -V.31. - P. 55 - 64.

91. Chaulan K.V., Rawal S.K. A review paper on tribological and mechanical properties of ternary nitrides base coatings // Procedia Technology. - 2014. - V.14. - P. 430 - 437.

92. Scientific Group Thermodata Europe (SGTE). Ternary Alloy Systems. - Springer, 2010.

93. Wear and oxidation behavior of reactive sputtered delta - (Ti, Mo)N films deposited at different nitrogen gas flow rates / S. Komiyama, Y. Sutou, K. Oikawa // Tribology International. - 2015. - V.67. - P. 32 - 39.

94. Different approaches to superhard coatings and nanocomposites / S. Veprek G.J.Veprek-Heijman, P. Karvankova and et al // Thin Solid Films. - 2005. - V. 476. - I. 1. - P.1-29.

95. The effect of Cu and Ni on the nanostructure and properties of arc-PVD coatings based on titanium nitride / D.S. Belov, I.V. Blinkov, A.O. Volkhonskii // Surface & Coating Technology.

- 2014. - V.260. - P. 186 - 197.

96. Piegari A., Masetti E. Thin film thickness measurement: a comparison of various techniques // Thin Solid Films. - 1985. - V.124. - P. 249 - 257.

97. Дзидзигури Э.Л., Сидорова Е.Н. Ультрадисперсные среды: Методы рентгеновской дифрактометрии для исследования наноматериалов. Учебное пособие. - М.: МИСиС, 2007. - 60 с.

98. Растровая электронная микроскопия и рентгеновский анализ: В 2-х книгах. Книга 1. Перевод с английского / Дж. Гоулдстейн, Д. Ньюбери, П. Эчлин и др. - М.: Мир, 1984. -303 с.

99. Векилова Г.В., Иванов А.Н., Ягодкин Ю.Д. Дифракционные методы и приборы для анализа наночастиц и наноматериалов: Учебное пособие. - М.: МИСиС, 2009. - 145 с.

100. Юдин А.Л. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия: Учебное пособие. -Кемерово: ГОУ ВПО «КГУ», 2004. - 47 с.

101. Григорович К.В., Яйцева Е.В. Спектрометры тлеющего разряда - новое перспективное направление // Аналитика и контроль. - 2002. - Т.6. - № 2. - С. 143 - 151.

102. Oliver W.C., Pharr G.M. Measurement of hardness and elastic modulus by instrumented indentation: Advances in understanding and refinements to methodology // Journal of Material Research. - 2004. - V. 19. - P. 3 - 20.

103. Mechanical and Physical Testing of Biocomposites, Fibre-Reinforced Composites and Hybrid Composites: Woodhead Publishing Series in Composites Science and Engineering,2019

104. A review on application and optimization processes used for wear testing machine (pin on disc apparatus) / J. Kaushik, H.A. Khan, A. Tiwari and et al // Today: Proceedings. - 2022.

105. Параллельные вычислительные технологии (ПаВТ'2012): труды международной научной конференции (Новосибирск, 26 - 30 марта 2012 г.). Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2012. 774 с

106. Абрамов Г.В. Гаврилов А.Н. Математическое моделирование движения взаимодействующих частиц на основе функций распределения в плазме электродугового синтеза УНС // Вестник ВГУИТ. - 2012. - № 2. - P. 71-75

107. Барвинок В.А., Богданович В.И. Физические основы и математическое моделирование процессов вакуумного ионно-плазменного напыления. М.: Машиностроение, 1999. 309 с.

108. Characterization of plasma chemistry and ion energy in cathodic arc plasma from Ti-Si cathodes of different compositions / Eriksson A O, Zhirkov I, Dahlqvist M and et al // Journal of Applied Physics. - 2013. - V. 113. - P. 163304.

109. Effect of Ti-Al cathode composition on plasma generation and plasma transport in direct current vacuum arc / Zhirkov I, Eriksson A O, Petruhins A and et al // Journal of Applied Physics. - 2014. - V. 115. - P. 123301.

110. Zhirkov I, Eriksson A O, Rosen J. Ion velocities in direct current arc plasma generated from compound cathodes // Journal of Applied Physics. - 2013. - V. 114. - P. 213302.

111. Г. А. Месяц, С. А. Баренгольц, "Механизмы генерации аномальных ионов вакуумной дуги.", УФН, 172:10 (2002), 1113-1130; Phys. Usp., 45:10 (2002), 1001-1018

112. Volpyas V., Hollmann E. Quasihard-Sphere Model in Simulation of the Processes of Particle Scattering // Technical Physics, Vol. 45, No. 3, 2000, pp. 298-303.

113. M. Born and J. E. Mayer Zur Gittertheorie der Ionenkristalle // Zeitschrift für Physik. -1932.- V. 75 - P.1-18.

114. Brushi P., Nannini A., Pieri F. Monte Carlo simulation of polycrystalline thin film deposition // Physical Review B. - 2000. - V. 63. - P. 035406

115. S. Lukas, Moskovkin P. Simulation at high temperature of atomic deposition, islands coalescence, Ostwald and inverse Ostwald ripening with a general simple kinetic Monte Carlo code // Thin Solid Films. - 2010. - V. 518. - I. 18. - P. 5355-5361.

116. Zhu Y.G. Wang T.L. Kinetic Monte Carlo simulation of the initial growth of Ag thin films // Applied Surface Science. - 2015. - V. 324. - P. 831.

117. Huang L. Kinetic Monte Carlo simulations for the submonolayer growth of homoepitaxial SrTiOs thin films / Nano Letters. - 2018. - V. 13. - P. 1497.

118. Precipitation and Mechanical Property of V-Alloyed Steel: Role of Cooling Rate / Huang, Z., Yu, H., Song, C., Li, S. and et al. // Steel research international. - 2019. - V. 91. - I. 2. - P. 1900444.

119. Qiu, Y. and Gao, L. Preparation and Characterization of CrN/CN and Nano-TiN/CN Composites // Journal of the American Ceramic Society. - 2005. - V. 88. - P. 494-496.

120. Crystal structure and high-pressure properties of y-Mo2N determined by neutron powder diffraction and X-ray diffraction / Bull, C.L., Kawashima, T., McMillan, P.F., Machon and et al // Journal of Solid State Chem. - 2006. V. 179. - P. 1762-1767.

121. Mauchamp N.A., Isobe M., Hamaguchi S. Evaluation of nickel self-sputtering yields by molecular-dynamics simulation // Journal of Vacuum Science & Technology A. - 2021. - V. 39. - I. 4. - P. 043005.

122. XPS study of the surface properties and Ni particle size determination of Ni-supported catalysts / Tarditi, A.M., Barroso, N., Galetti, A.E. end et al // Surf. Interface Anal. - 2014. - V. 46. - P. 521-529.

123. Guillermet A. F., Frisk K. Thermodynamic properties of Ni nitrides and phase stability in the Ni-N system // International Journal of Thermophysics. - 1991. - V. 12. - P. 417-431.

124. C D. Wagner, A.V. Naumkin, A. Kraut-Vass, J.W. Allison, C.J. Powell, J.R.Jr. Rumble, NIST Standard Reference Database 20, 2003.

125. Lippitz A., Hubert Th. XPS investigations of chromium nitride thin films // Surface and Coatings Technology. - 2005. - V. 200. - I. 1-4. - P. 250-253.

126. Relaxation model for dynamic plastic deformation of materials / Y. Petrov, E. Borodin, E. Cadoni and et al // EPJ Web of Conferences. - 2015. - V. 94. - P. 4039

127. Self-lubricating TiN/MoN and TiAlN/MoN nano-multilayer coatings for drilling of austenitic stainless steel / T. Wang, J. Zhang, Y. Li and et al // Ceramics International. - 2019. -V. 45. - I. 18. - P. 24248-24253.

Приложение А. Государственная регистрация программы для ЭВМ « Численное моделирование массопереноса плазмы через магнитные

сепараторы капельной фазы»

Приложение Б. Государственная регистрация программы для ЭВМ «Программа моделирования роста покрытий кинетическим методом Монте-

Карло»

Приложение В. Акт о совместных испытаниях НИТУ «МИСиС» и АО «НПО

Энергомаш» им. Академика В.П.Глушко

Приложение Г. Акт о совместных испытаниях НИТУ «МИСиС» и ЦНИИ КМ

«Прометей»

Выводы:

На основе полученных результатов было установлено, что применение покрытий Т1-Сг-Мо-№-Ы на стальном контртеле позволяет снизить интенсивность изнашивания пары трения антифрикционный углепластик марки УГЭТ-ТН - сталь марки 20X13 с покрытием Т1-Сг-Мо-№-Ы более, чем в два раза, по сравнению с образцовой парой трения. Эти результаты свидетельствуют о высокой эффективности покрытий Тл-О-Мо-М-И на стальном контртеле в паре трения «антифрикционный углепластик - металл». Они могут быть рекомендованы при изготовлении подшипников скольжения для судовых механизмов, гидротурбин и насосов для повышения ресурса их работы после проведения комплекса стендовых испытаний.

Испытания провёл _____

инженер 2 категории / ■ * Соболев М.Ю.

Зам. нач. комплекса

НИЦ «Курчатовский институт» -

ЦНИИ КМ «Прометей»

Анисимов А.В.

Приложение Д. Свидетельство о регистрации Ноу-Хау

МИСиС ^

СВИДЕТЕЛЬСТВО О РЕГИСТРАЦИИ НОУ-ХАУ

Ил основании «Положения о правовой охране секретов производства (ноу-хау) НИТУ «МИСиС», утвержденного ректором «15» декабря 2015 г.. проведена регистрация секрета производства (ноу-хау), созданного г ходе выполнения Соглашении Л? 19-19-Ü0ÍÍÍ от 32.04 2019 г.:

Способ получения ионно-плазменн о-дугавого

многослойного нанокриспшллического покрымш fi-Cr-Mo-Ni-N на пары трения, работающие в условиях пот-, шенных температур, знакопеременных нагрузках, абразивного и коррозионного изнашивания

Правообладатель: федеральной государственное автономнее образовательное] учреждении высшего образования «Национальный исследовательский технологически!! I университет аМИСиСм

Авторы: Чярногор Алексей Витальевич, Блинков Игорь Бнн-горовнч, Ссргсвнин Ilitikiор Сергеевич, Белов Дэн при ¡i Ccpl ссвнч, Демнров Александр Павлович

Зарегистрировано а Депозитарии ноу-хау НИТУ «МИСнС» № 7-217-2021 ОИС от " 29" апреля 2021 г