Технологическое обеспечение качества ионно-плазменного покрытия на поверхности сложнопрофильных деталей газотурбинных двигателей тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Олейник Алексей Валерьевич

• Олейник Алексей Валерьевич
• кандидат наук
• 2023

Оглавление диссертации кандидат наук Олейник Алексей Валерьевич

Введение

1 Современное состояние вопроса по защите лопаток блиска от эрозионного износа

1.1 Конструктивные особенности лопаток блиска

1.2 Повреждаемость лопаток блиска и защита их поверхности

1.3 Анализ влияния толщины покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда на физические свойства поверхности

1.4 Методы повышения равномерности толщины покрытия по поверхности сложнопрофильных изделий

1.5 Анализ существующих математических моделей для расчета толщины ионно-плазменных покрытий

Выводы по материалам литературного обзора

Формулировка цели работы и постановка задач исследований

2 Материалы, оборудование и методика исследований

2.1 Используемые материалы

2.2 Методика подготовки образцов

2.3 Описание модернизированной установки ННВ- 6,6 -и 1 для плазменно-ассистированного нанесения покрытий

2.4 Измерение толщины покрытия

2.5 Методика измерения адгезии покрытия с подложкой

2.6 Методика измерения шероховатости поверхности

2.7 Методика получения профиля лопатки

2.8 Методика измерения микротвердости покрытия

3 Математическое моделирование роста покрытия, осаждаемого из плазмы вакуумно-дугового разряда

3.1 Расчет плотности частиц вокруг источника плазмы вакуумно-дугового разряда

3.2 Расчет распределения толщины покрытия по поверхности детали

3.3 Оптимизация траектории перемещения детали в вакуумной камере при нанесении покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда

3.4 Определение распределения плотности частиц в вакуумной камере при нанесении покрытия Т1К

3.5 Верификация разработанной математической модели для расчета распределения толщины покрытия по плоской поверхности

3.6 Исследование влияние кривизны детали на неравномерность толщины покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда

3.7 Исследования влияния длины и ширины межлопаточного канала на неравномерность толщины покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда

Выводы по главе

4. Разработка технологических рекомендаций к технологическому процессу нанесения покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда на лопатки блисков

4.1. Расчет скорости вращения имитатора блиска из трех лопаток при нанесении покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда

4.2. Разработка технологических рекомендаций к технологическому процессу нанесения покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда на лопатки полноразмерного имитатора блиска

Выводы по главе

Основные выводы и результаты работы

Список литературы

Введение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Технологическое обеспечение качества ионно-плазменного покрытия на поверхности сложнопрофильных деталей газотурбинных двигателей»

Актуальность темы исследования

Лопатки компрессора газотурбинного двигателя (ГТД) являются одними из самых ответственных и массовых деталей и испытывают широкий спектр воздействий. При этом одной из главных причин их досрочного съема является эрозионный износ [1, 2]. Наиболее перспективный вариант повышения эрозионной стойкости - это нанесение защитного покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда [3, 4]. Установлено, что покрытие системы ^^ (^-"У^, (Ti-Cr)N и другие снижают скорость эрозионного износа лопаток компрессора в 3-5 раз [5]. При этом эрозионная стойкость покрытия зависит от его материала, структуры и толщины. При этом, оптимальная толщина эрозионно-стойкого покрытия TiN из плазмы вакуумно-дугового разряда должна лежать в пределах 5- 10 мкм [6]. Данный параметр оказывает влияние на ряд других свойств как покрытия (микротвердость, пластичность, остаточные напряжения и другие), так и детали в целом (усталостная прочность). Поэтому толщина покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда и допуск на нее является контролируемым параметром, указываемым в конструкторской документации на изделие наряду с шероховатостью, адгезией и микротвердостью. Таким образом, для обеспечения качества наносимого покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда необходимо обеспечить установленный допуск на толщину.

Для одиночных лопаток обеспечение допуска на толщину покрытия решается за счет равномерного движения в камере. Однако, использование данного подхода для сдвоенных лопаток приводит к снижению толщины наносимого покрытия на внутренних поверхностях до 4-х раз по сравнению с внешними [7]. Это объясняется линейным распространением частиц испаренного вещества покрытия в вакуумной камере, что в литературе называется распространением подобно лучам света. При наличии поверхностей, создающих препятствия на пути движения потока плазмы, в некоторых областях детали образуются «тени». Таким образом можно ввести понятие теневых зон при нанесении покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда- это области, частично скрытые от потока плазмы другими поверхностями при нанесении покрытия.

Другим примером детали с наличием теневых зон являются лопатки блисков. В своих работах Д. Хе отметил сложность обеспечения равномерности толщины покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда для данного класса деталей [8]. В его работах данная задача решается оптимизацией расположения источников плазмы вакуумно-дугового разряда. Однако, данный подход предполагает создание оборудования под каждый типоразмер изделия, что экономически целесообразно только в случае массового

производства. В остальных случаях единственным вариантом обеспечения допуска на толщину покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда остается оптимизация технологического процесса нанесения, т.е. подбор технологических режимов и оптимизация траектории перемещения в вакуумной камере. Данный подход успешно был использован на практике для сдвоенных лопаток [7], а вариант реализации для блисков запатентован фирмой Дженерал Электрик, в котором установлен допуск на отклонение толщины в 50%.

Подбор траектории перемещения деталей с теневыми зонами экспериментальным путем потребовал бы значительных материальных затрат. Использование же методов математического моделирования позволит значительно сократить расходы на оптимизацию технологического процесса. Данная комплексная задача, состоящая в разработке и/или оптимизации технологического процесса нанесения покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда в части подбора оптимальной траектории перемещения в вакуумной камере с целью обеспечения допуска на толщину в заданных пределах, в литературе не рассматривалась, а методы оптимизации отсутствуют. В соответствии с этим определены цели и задачи исследования.

Научная новизна

Впервые разработана методика оптимизации технологического процесса нанесения покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда. Ее отличительной особенностью является сочетание имитационного моделирования для расчета толщины покрытия и алгоритмов оптимизации для подбора проектных переменных, связанных с движением детали, для вакуумно-дуговых процессов, характеризующихся высоким числом Кнудсена.

Установлены теоретические зависимости неравномерности толщины от геометрических параметров межлопаточного канала, позволяющие прогнозировать распределение толщины покрытия в зависимости от радиуса кривизны детали и ширины канала.

Установлена закономерность доверительного интервала коэффициентов косинусоидального распределения скорости роста вокруг источника от количества образцов и измерений на каждом. Разработана методика получения вышеуказанных коэффициентов.

Проведена апробация модели, описывающей рост толщины покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда, применительно к деталям, имеющим теневые зоны.

Впервые осуществлен подбор траектории перемещения блиска в вакуумной камере при нанесении покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда.

Теоретическая и практическая ценность работы

Разработана методика, позволяющая оптимизировать траекторию движения детали в вакуумной камере в процессе нанесения покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда.

Рассчитана траектория перемещения полноразмерного имитатора моноколеса в экспериментальной вакуумной установке при нанесении покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда.

Достоверность научных положений, результатов и выводов подтверждается совпадением экспериментальных данных, полученных при многократных измерениях, системным характером проведения исследований и обработки результатов, а также удовлетворительным совпадением полученных результатов с данными других авторов.

Вклад автора состоит в постановке задачи исследования, разработке математической модели роста покрытия, выполнении экспериментов и получении на их основе математических зависимостей, формулировке выводов и оформлении публикаций по теме работы.

Реализация результатов работы:

Результаты исследования были использованы на V этапе опытно технологических работ по договору № ТП-48/ 1 8 закупки № 3 1 806666375- серийное освоение технологии и созданию опытно-промышленной установки для нанесения эрозионно-стойких вакуумно-плазменных защитных покрытий на лопатки рабочих колес (моноколес) -3 ступеней вентилятора.

Степень научной разработанности темы:

В последние годы изучению проблемы обеспечения равномерности толщины покрытия по поверхности сложнопрофильных изделий с использованием методов математического моделирования уделяли внимание Т. Роджерс и К. Ниссен для сдвоенных лопаток, Б. Тер-Арутюнов для крупногабаритных лопаток энергетического оборудования, В. Перейра, М. Махфуди, С. Баек и многие другие для одиночных лопаток компрессора и турбины. Из представленных авторов только Т. Роджерсу и К. Ниссену удалось решить поставленную задачу для деталей с теневыми зонами, однако их модели рассчитывают толщину покрытия, нанесенного магнетронным методом. Это означает, что данный подход нельзя в точности применить для покрытий из плазмы вакуумно-дугового разряда по причине отличия величины свободного пробега частиц. Также необходимо отметить, что задача обеспечения равномерности толщины покрытия по поверхности блисков решается впервые.

Работа соответствует паспорту специальности - 2.5.6 «Технология машиностроения» пунктам: 3 «Математическое моделирование технологических

процессов и методов изготовления деталей и сборки изделий машиностроения». 5 «Методы проектирования и оптимизации технологических процессов». 7 «Технологическое обеспечение и повышение качества поверхностного слоя, точности и долговечности деталей машин».

Апробация работы.

Основные положения работы доложены и обсуждены на следующих конференциях и семинарах: «XL I Гагаринские чтения» и «XLII Гагаринские чтения» (Москва, 20 1 5, 20 1 6 ) ; «Структура и свойства высокоэнтропийных сплавов и покрытий» (Белгород, 20 1 7) ; Климовские чтения (Санкт-Петербург, 20 1 9 ) ; XIII Всероссийская молодежная научная конференция «Мавлютовские чтения» (Уфа, 20 1 9 ) ; X Всероссийская научно- техническая конференция (Уфа, 20 1 9 ) ; ICSMIT-2020 (Санкт-Петербург, 2020) ; XX Международная конференция «Авиация и космонавтика» ( Москва, 2020); XV Международная конференция «Пленки и покрытия» (Санкт-Петербург, 202 1 ) ; APITECH-III-2021 «Прикладная физика, информационные технологии и инжиниринг» (Красноярск, 202 )

Публикации. Результаты работы отражены в 1 5 публикациях, среди которых 2 статьи в печатных изданиях рекомендованных ВАК РФ, 2 в Scopus и один патент на изобретение.

1 Современное состояние вопроса по защите лопаток блиска от эрозионного износа

1.1 Конструктивные особенности лопаток блиска

Одними из наиболее ответственных и многочисленных деталей современных газотурбинных двигателей являются лопатки [ 9 ]. В процессе своей работы они испытывают широкий спектр воздействий, включая напряжения растяжения, изгиба и кручения в условиях высоких температур в диапазоне 300-800 °С для компрессора [10,11]. Дополнительное влияние оказывают вибрационные нагрузки с переменными амплитудами и частотами [ 1 2]. Все это приводит к уменьшению поперечного сечения пера, а также наличию концентраторов напряжений.

При всем при этом, лопаточные машины изготавливают с минимальными массой и габаритами, так как масса компрессора составляет до 70% массы ГТД [ 1 3]. Одним из подходов к снижению массы является использование моноколес, что позволило добиться сниижения массы изделия до 30% [ 3], а также повысить частоту обращения до 80 тысяч оборотов в минуту [ 1 4]. Конструктивной особенностью моноколес является единая конструкция диска и лопаток без замковых соединений, что показано на рисунке . .

Я

-I-

4 до-30% 4 до-70% Сборная Блиск Блинг

конструкция диск-лопатка

Рисунок . . Снижение массы рабочих колес в зависимости от типа конструкции [27]

В дальнейшем возможен переход к «блингам». Блинг - это исполнения рабочего моноколеса с металлокомпозитной матрицей по внутренней поверхности, которая повышает прочность конструкции.

Как уже было отмечено ранее, главное отличие блиска от традиционных сборных конструкций типа диск-лопатка - это отсутствие замковых соединений. Это позволило избежать целого ряда проблем, включая фреттиинг-концентраторы напряжений в замках, коррозионный износ и снижения вибропрочности [ 1 5].

В свою очередь к лопаткам блисков предъявляются следующие требования: эллиптическая форма входных кромок с шероховатостью Ra < 0,25 мкм, а также

устойчивость к многоцикловой усталости [16]. За рубежом в качестве материалов используются титановые сплавы, такие как Ть64 (Ti-6,0Al-4,0V-[0,15-0,18]O) и Ть6246 (6,0Al-2,0Sn-4,0Zr-6,0Mo) [16]. В России- отечественный аналог П-64- ВТ-6 (^-6,5^-4,8V-0,15O-0,2Fe), а также модификации ВТ-8 (Ti-6,8A-3,5Mo-0,32Si)- сплавы ВТ8-1 (Л-6,5Al-3,5Mo-1,2Sn-1,2Zr-0,2Si) и ВТ8М-1 (Ti-5,5Al-3,8Mo-1,2Sn-1,2Zr-0, 1 8Si). Первый отличался от предшественника более низким содержанием алюминия и кремния, а также добавкой олова и циркония, что обеспечило ресурс работы до 30000 часов при температуре 450°С, композиция второго подобрана таким образом, чтобы после закалки зафиксировать в фазовом составе до 70% пластичной а''- фазы, чтобы повысить допустимую степень холодной деформации с 25-30% у ВТ-8 до 45% у ВТ8М- 1. В таблице 1 . 1 приведены сравнительные характеристики ^-64 и ВТ-6 [17].

Таблица 1 . 1 - Механические свойства ВТ-6 и ^-64.

Сплав п02 2 , МПа о| 0, МПа 5, % V, % п 3 5 0 МПа п40 0 МПа п з 5 о п 1 0 0 , МПа

ВТ-6 940 970 14 42 755 735 670

П-64 850 900 15 37 725 700 650

Следует отметить, что данные сплавы относятся к труднообрабатываемым и обладают неблагоприятной технологической наследственностью [18]. Это означает, что технология получения лопаток будет иметь прямое влияние на ее конечные свойства. В этой связи, технологическое обеспечение ресурса и эксплуатационной надежности лопаток блисков представляется комплексной задачей, при решении которой нужно учитывать особенности их материала и влияние на них каждого этапа производства, от заготовки до финишных операций.

Основным способом формообразования проточных поверхностей осевых моноколес является фрезерование из непрофилированной заготовки [19], после которого в поверхностном слое пера лопатки образуются остаточные напряжения (ОН) сжатия, величина которых на расстоянии 2 мкм от поверхности составляет 2 1 2-260 МПа. Глубина распространения остаточных напряжений сжатий составляет 30 - 50 мкм. Микроструктура лопатки по всему сечению пера равноосная, состоящая из а и (а + В) фаз. Структура поверхностного слоя пера в результате высокоскоростного фрезерования видимых изменений не претерпевает. Это говорит о том, что при концевом фрезеровании большинства материалов блисков на чистовых режимах в поверхностном слое лопаток не возникают температурные остаточные напряжения и структурно фазовые превращения.

Однако фрезерование не обеспечивает необходимые значения шероховатости (^<0,25 мкм). Установлено, что она составляет Ra 0,41-0,74 мкм, что обуславливает в дальнейшем использование финишных операций шлифования и полирования [20].

Технологическая наследственность предыдущей лезвийной обработки также не оказывает влияние на результаты формирования поверхностного слоя при шлифовании, так как толщина припуска составляет менее 0,5 мм, что полностью приводит к изменению картины распределения остаточных напряжений. Установлено, что в поверхностном слое наблюдаются напряжения растяжения величиной до 40 МПа, переходящие в сжимающие-до 300 МПа на большей глубине [20]. Учитывая, что растягивающие остаточные напряжения в поверхностном слое недопустимы с точки зрения сопротивления усталости [21], возникает необходимость в финишной обработке поверхности детали для формирования требуемого качества и, как следствие, эксплуатационных свойств.

1.2 Повреждаемость лопаток блиска и защита их поверхности

Основная причина неисправности компрессора - это механические повреждения, вызванные попаданием посторонних предметов [22, 23, 24, 25]. При этом предметы можно разделить на две категории. В первую включены объекты, влияющие на работу только одного двигателя, такие как крупные птицы, ветошь и другие посторонние предметы на взлетно-посадочной полосе. К второй группе предметов относятся объекты, поражающие все двигатели сразу, такие как песок, гравий, лед на входном устройстве и другие.

Для лопаток вентилятора наиболее опасными с точными зрения повреждаемости являются нарушения формы (к примеру, забоины) и целостности (трещины), которые могут привести к разрушению под действием переменных нагрузок.

Наиболее же часто встречающимися повреждениями вентилятора на примере двигателя JT8D являются эрозия передней кромки, изменения формы концов лопаток, заострения кромок лопаток, увеличение шероховатости поверхности и ее загрязнение.

Для компрессора высокого давления наиболее частыми повреждениями являются эрозия рабочих лопаток, искажение их формы, увеличение шероховатости поверхности и концевых зазоров.

Характерный вид механических повреждений лопаток компрессора приведен на рисунке .2.

Рисунок 1 .2. Характерные повреждения лопатки компрессора ГТД (а- новая лопатка, б-лопатка после эрозионного износа твердыми частицами) [26]

Внешний вид вышеуказанных повреждений после эксплуатации блисков указан на рисунке 1 .3.

Рисунок 1 .3. Внешний вид повреждений лопаток блиска компрессора ГТД (а- [28], б-[145])

Вышеуказанные повреждения лопаток приводят как к снижению тяги двигателя, так и снижению надежности лопаток. При этом ресурс лопаток моноколес определяется как конструкцией лопаток, включая материал, так и состоянием поверхностного слоя, включая тип нанесенного покрытия.

Для одиночных лопаток применяют различные способы поверхностной модификации, включающие целую группу методов поверхностно пластической деформации (ППД), а также методы, связанные с обработки деталей концентрированными потоками энергии (КПЭ), к примеру, ионная имплантация (ИИ), и другие. Все они нашли применение в авиационном двигателестроении и направлены на создании в приповерхностном слое благоприятных, с точки зрения сопротивления усталостному разрушению, напряжений. Их величина может составлять от 0,5 до 1 ,2 значений предела текучести материала.

В общем случае, наиболее простым способом добиться благоприятного напряженно-деформированного состояния является ППД. Наибольшие поверхностные сжимающие напряжения создает обработка микрошариками- пневмо- гидро-

дробеструйная обработка (ПДУ) [29]. При данном виде обработки можно получить упрочненный слой толщиной 60-1 20 мкм при максимальном уровне ОН до 700 МПа. Характерно, что максимум величины сжимающих напряжений находится на некотором удалении от поверхности, определяемым диаметром шариков и режимом упрочнения, иногда достаточно глубоко [30].

Несмотря на многообразие методов для обработки одиночных лопаток, для блисков при их серийном производстве реализуется лишь обработка поверхности микрошариками (ОМШ) с последующим виброшлифованием (ВШ) [31].

В процессе ОМШ важно добиться оптимальных углов обработки, так как в противном случае значительно увеличивается шероховатость поверхности до 0,4 мкм и падает равномерность наклепа на спинке и корыте лопатки. С этой целью фирмой RollsRoyce разработано специальное сопло, которое позволяет обрабатывать лопатки блиска на пятикоординатном станке с ЧПУ под углами, близкими к оптимальным [31].

В результате обработки, в поверхностном слое возникают остаточные напряжения сжатия. При этом величина напряжений сильно зависит как от способа модификации, так и от применяемого оборудования. На рисунке 1 .5 представлены зависимости напряжений в поверхностном слое от глубины. Первые три кривые получены в работе [20] для сплава ВТ 8- 1, где 1 - ОМШ, 2- ОМШ + ультразвуковое упрочнение (УЗУ) (в концентраторе типа «Тор»), 3- ОМШ + УЗУ (в концентраторе типа «Стакан»). Вторые три кривые получены в работе [31] на сплаве Inconel 718, где 4- ОМШ, 5- виброупрочнение (ВУ), 6- ОМШ + ВШ. В обеих работах отмечено повышение шероховатости после ОМШ на 0,05-0, 1 5 мкм по сравнению с необработанной поверхностью. Добавление ВШ после ОМШ снижает значение шероховатости с Ra= 0,43 мкм до Ra= 0,2 1 мкм. Все это ведет к увеличению циклической долговечности, значения которой представлены в таблице . 1.

Глубина, мкм О 20 40 60 80 100 120

-200

со

с

§ -400 м

(и

I «

Ц -500

сз

к о

к

Сг* О

-600

о

о

-700

-800

-900

-1000

, -в— ——-

/ ° У 1 1 г —4

з/ > 1 1 1

А,. сЯ^е х--*' 1 1 1 5ч

1 1 1

г'

1 УТ в1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

1 1 1

IV 11 1 1 1

М / >1 ' 1 1 1

1 >1 М 1\ ^ / 1

11 1 1 '

; Г — 1 / 1/

/У

Рисунок . 4 - Остаточные поверхностные напряжения в зависимости от глубины при разных способах упрочнения (Позиции указаны в тексте) [20, 31]

Таблица . 2 - Результаты испытаний образцов на циклическую долговечность

Технология отделочно-упрочняющей технологии моноколеса (номер кривой на рисунке ) Среднее количество циклов до разрушения, N 1 06 ц. Усталостная прочность, м*Гц

1 2 3

ОМШ ( 1 ) 5,6 -

ОМШ + УЗУ («Тор») (2) 13,36 -

ОМШ + УЗУ («Стакан») (3) 12,09 -

ВУ (5) - 3,33

14

ОМШ + ВШ (6 ) - 3,97

Без упрочнения - 2,47

Конечной целью вышеописанной технологии обработки поверхности лопаток блиска являлось повышение сопротивления их многоцикловой усталости. Однако усталостное разрушение- не единственная проблема при эксплуатации моноколес. Необходимо также обеспечить защиту лопаток блисков от эрозионного повреждения.

Для титановых лопаток ротора компрессора используют такие подходы защиты от эрозионного износа, как очистка воздуха и топлива, добавление пылезащитного устройства, а также нанесение эрозионно-стойких покрытий. Наибольшую ценность представляет последний пункт, так как не приводит к увеличению веса двигателя и стоимости горюче-смазочных материалов [3]. В случае блисков имеются патенты на нанесение защитных покрытий как в нашей стране [32], так и за рубежом [33].

Подобные покрытия можно классифицировать с разных сторон. В работе [3] сравнивались такие широко используемые способы нанесения, как электрохимический, ионно-плазменный и детонационный по показателям стойкости к окислению ф (балл), эрозионной стойкости D (балл), а также температуры эксплуатации Т (°С). Установлено, что у всех трех подходов к нанесению покрытий существуют недостатки. В первом случае поверхностный слой насыщается водородом, а эксплуатационные показатели в целом сравнительно низкие. Вакуумное ионно-плазменное нанесение защитных покрытий имеет сравнительно низкую производительность, также требует высококвалифицированный персонал и дорогое оборудование. В случае третьего подхода проблемы связаны с низкой равномерностью покрытий и сравнительно невысокой эрозионной стойкостью. Однако по эксплуатационным свойствам предпочтительнее вакуумно-плазменные методы. На рисунке 1 .5 [34] показан вид кривой относительного износа без покрытия, а также с защитным вакуумным ионно-плазменным покрытием TiN типа 1 и 2, применяемого для большинства лопаток компрессоров двигателей гражданской авиации (в том числе при производстве моноколес, что показано на рисунке 1 .6.) [34].

Время обработки

Рисунок 1 .5 - Относительный износ сплава Ti-6Al-4V (тип частиц- кварцевый песок, угол атаки 20°) [34]

Рисунок 1 .6. а- Внешний вид лопаток моноколес с покрытием; б- микроструктура покрытия TiN из плазмы вакуумно-дугового разряда (ERCoat типа 1 ), где 1 - слой ^^ 2-слой ^ [34]

Результаты исследований демонстрируют повышение сопротивлению эрозии в 3 -4 раза в сравнении с базовой технологией обработки. Исходя из этого, можно сделать вывод о перспективности нанесения защитных вакуумных ионно-плазменных покрытий для лопаток блисков.

Покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда формируются на поверхности детали засчет конденсации плазменного потока, испаряющегося с катода в результате протекания дугового разряда.

Установлено, что скорость потока плазмы имеет порядок ~ 106 см/с. При этом, из-за значения длины свободного пробега соизмеримого с размером камеры, траекторию

движения частиц можно считать прямолинейной. Данный феномен в литературе принято называть движением, «подобно лучам света». При наличии поверхностей, создающих препятствия на пути движения потока плазмы, в некоторых областях детали образуются «тени». Таким образом можно ввести понятие теневых зон при нанесении покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда — это области, частично скрытые от потока плазмы другими поверхностями при нанесении покрытия. Наличие данных зон приводит к неравномерной обработке и, как следствие, толщины покрытия. Подтверждение этому можно найти в исследованиях, проведенных на сдвоенных лопатках [7], где толщина покрытия внутри канала снизилась в два раза по сравнению с внешними поверхностями, что показано на рисунке . 7.

5 1,оь

к

0,8

| 0,6 -3

&1 04

0 ' с

§ 0,2\-К

1 £

• ••••• 1 • • 1«

♦ •

• •• •

• •

• •

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45

Расстояние от входной кромки, мм

•Незатененная сторона (корыто) • Затененная сторона (корыто) •Незатененная сторона (спинка) • Затененная сторона (спинка)

Рисунок 1 .7. Распределение толщины покрытия по поверхности сдвоенных лопаток (отн. ед) [7]

Аналогичные результаты были получены в работе [37] для сдвоенных лопаток турбин. Установлено, что толщина термобарьерного покрытия в теневой зоне спинки лопатки снизилась в два раза с 300 до 1 50 мкм.

В работе [38] исследовалось влияние теневых зон на структуру покрытий. Покрытие наносилось на плоскую подложку, напротив которой подвешивался теневой экран. Установлено увеличение пористости покрытий в теневой зоне при нанесении термобарьерных покрытий. К аналогичному выводу пришли авторы в работе [39] для термобарьерных покрытий на титановых сплавах.

В работе [40] исследовалось термобарьерное покрытие 8YSZ, нанесенное на образцы из сплава ^-64 с наличием вращения. Установлено, что в теневых зонах микротвердость покрытия снизилась на 1 0%.

В работе [41] исследовалось покрытие наносимое на ребро цилиндрического образца без вращения. Из-за неподвижности подложки, ее обратная сторона является теневой зоной. Установлено, что в теневой зоне толщина покрытия падает до 0 по сравнению с максимальным значением 750 мкм. При этом по поверхности образца заметно отличается угол наклона столбчатой структуры с 0 до 35 градусов.

В работе [42] исследуется неравномерность толщины покрытия по рабочим поверхностям зубчатых колес. Установлено, что толщина покрытия в районе окружности выступов снижается с 1 2 до 4 мкм по сравнению с окружностью впадин, что приводит к уменьшение микротвердости с 24 до 2 1 ГПа. Также в данной работе произведена оптимизация траектории перемещения в вакуумной камере, что позволило снизить износ по рабочей поверхности зубьев на 40-50 процентов.

Исходя из представленных литературных данных, можно ожидать, что при нанесении покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда на лопатки блисков толщина по перу лопатки будет заметно отличаться при использовании стандартного технологического процесса. При этом толщина покрытия (и допуск на нее), в свою очередь, является параметром, указываемым в конструкторской документации и оказывает влияние на все свойства поверхности, что будет подробнее рассмотрено в следующем разделе.

1.3 Анализ влияния толщины покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда на физические свойства поверхности

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Олейник Алексей Валерьевич, 2023 год

Список литературы

1. Чичков, Б. А. Рабочие лопатки авиационных ГТД. Часть 1 . Эксплуатационная повреждаемость рабочих лопаток : учебное пособие / Б. А. Чичков. - М. : МГтУГА, 2003. -55 с.

2. Белоусов М. Г., Цуркаль А. А. Исследование факторов, влияющих на повреждаемость и разрушение лопаток компрессоров авиационных двигателей //Труды МАИ: электронный журнал. - 2013. - №. 65. - С. 1 4.

3. Корсунов К. А., Ашихмина Е. А. Анализ некоторых физико-технических характеристик ионно-плазменного покрытия (TiZr) N на лопатках ротора компрессора газотурбинного Двигателя ТВ3- 11 7 //Автоматическая сварка. - 2014. - №. 2. - С. 49-54.

4. Selivanov K. S. et al. Erosive wear behavior of Ti/Ti (V, Zr) N multilayered PVD coatings for Ti-6Al-4V alloy //Wear. - 2019. - Т. 418. - С. 160-166.

5. Alqallaf J. et al. Solid particle erosion behaviour and protective coatings for gas turbine compressor blades—A review //Processes. - 2020. - Т. 8. - №. 8. - С. 984.

6. Дыбленко Ю.М. Комбинированные ионно-имплантационные и вакуумно-нлазменные технологии модифицирования поверхности, обеспечивающие повышение эксплуатационных свойств лопаток цнд паровых турбин [Текст]: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.08.- УГАТУ, Уфа, 2003 - 199 с.

7. Rodgers T. M., Zhao H., Wadley H. N. G. Vapor deposition on doublet airfoil substrates: Coating thickness control //Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2015. - Т. 33. - №. 6. - С. 061509.

8. He G. et al. Key problems affecting the anti-erosion coating performance of aero-engine compressor: a review //Coatings. - 2019. - Т. 9. - №. 12. - С. 821.

9. Технология производства авиационных газотурбинных двигателей: Учебное пособие для вузов / Ю.С. Елисеев, А.Г. Бойцов, В.В. Крымов, Л.А. Хворостухин. М.: Машиностроение, 2003. 5 1 2 с, ил.

10. Демин Ф.И. Технология изготовления основных деталей газотурбинных двигателей: [учебник] / Ф. И. Демин, Н. Д. Проничев, И. Л. Шитарев ; под. общ. ред. проф. Ф. И. Демина. - 2-е изд. - Самара: СГАУ, 20 1 2. - 324 с.

11. Емин О.Н. Выбор параметров и газодинамический расчет осевых компрессоров и турбин авиационных ГТД Учебное пособие / О.Н. Емин, В.Н. Карасев, Ю.А. Ржавин. - М.: МАИ, 2003. - 1 46 с.

12. Кистойчев, А. В. Проектирование лопаточного аппарата осевых компрессоров ГТУ: учебное пособие / А. В. Кистойчев. - Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 20 1 4. - 1 20 с.

13. Иноземцев A.A. Газотурбинные двигатели / A.A. Иноземцев, МА. Нихамкин, - Пермь: ОAО "Aвиадвигатель", - 2006. - l 203 с.

14. Гейкин ВА. Технология производства двигателей нового поколения / ВА. Гейкин, Н.И. Шаронова // Восточно-Европейский журнал передовых технологий. - 2010. - T. 3. No 2 (45). - С. l l -13.

15. Григорьева A3. Повышение точности проходного сечения сопловых лопаток турбин / A3. Григорьева, РА.Туранский, В.Ф. Макаров // Инновационные технологии: теория, инструменты, практика. 2014. Т. 2. С. 399- 405.

16. Goetz F., Wang W., Thomas H. Application of Vibropeening on Aero - Engine Component // Procedia CIRP. 2014. № l 3. с. 423-428.

17. Павлова Т. В., Кашапов О. С., Ночовная Н. A. Титановые сплавы для газотурбинных двигателей //Все материалы. Энциклопедический справочник. - 2012. - №. 5. - С. 8-14.

18. Илларионов A. Г., Попов A. A. Технологические и эксплуатационные свойства титановых сплавов: учебное пособие. - Екатеринбург: Издательство Уральского университета, 20 4. - 38 с.

19. Богуслаев A3., Мозговой С.В., Карась Г.В., Качан A^. Формирование параметров качества несущих поверхностей моноколес ГТД высокоскоростным фрезерованием // Aвиационно-космическая техника и технология. 2005. № 8 (24). с. 7-10.

20. Качан A^., Богуслаев ВА., Мозговой В.Ф. Финишные технологии деталей ГТД // Вестник двигателестроения. 20 l 0. № l . с. 7 l -78.

21. Смыслов AM. Комбинированные технологии на базе ионно-имплантационного модифицирования поверхности, обеспечивающие повышение ресурса и надежности лопаток компрессора и турбин ГТД: диссертация на соискание ученой степени докт. техн. наук: 05.07.05. / Смыслов Aнатолий Михайлович. - Уфа, l 993.- 325 с.

22. Казанджан, П. К. Теория авиационных двигателей: Теория лопаточных машин / П. К. Казанджан, Н. Д. Тихонов. - М. : Машиностроение, l 995. - 320 с.

23. Лозицкий, Л. П. Конструкция и прочность авиационных газотурбинных двигателей / Л. П. Лозицкий. - М. : Воздушный транспорт, 2.-535 с.

24. Петухов, A. Н. Сопротивление усталости деталей ГТД / A. Н. Петухов. - М. : Машиностроение, 3. - 240 с.

25. Иностранные авиационные двигатели. Справочник U^AW^ / общ. редакция В. A. Скибин, В. И. Солонин. - М. : ИД Авиамир", 2005. - 592 с.

26. Alqallaf J. et al. Solid particle erosion behaviour and protective coatings for gas turbine compressor blades—A review //Processes. - 2020. - T. 8. - №. 8. - С. 984.

27. Фомичев Е.О. Разработка способа восстановления моноколес газотурбинных двигателей: диссертация на соискание ученой степени канд. тех. наук: 05.02. 1 0. // Фомичев Евгений Олегович. - Москва, 20 3. - 20 с.

28. Chai Y. et al. Influence of TiN/Ti Coating on the Erosion Resistance against Solid Particles //International Journal of Material Science. - 2016. - Т. 6. - №. 2. - С. 77-81.

29. Сазонов М. Б., Сидоров С. Ю. Оптимизация остаточных напряжений в поверхностном слое лопаток-способ повышения надежности и ресурса //Вестник Самарского государственного аэрокосмического университета им. академика СП Королёва (национального исследовательского университета). - 2006. - №. 2-1.

30. Круцило В. Г., Ситкина Л. П. Упрочнение образцов из титановых сплавов смесью шариков и микрошариков с подогревом // Вестник Саратовского государственного технического университета. - 2014. - №. 3. - С. 71.

31. Goetz F., Wang W., Thomas H. Application of Vibropeening on Aero - Engine Component // Procedia CIRP. 2014. No13. с. 423-428.

32. Патент РФ № 2 677 04 1 , 1 5.0 1 .20 1 9 Способ нанесения защитного многослойного покрытия на лопатки блиска газотурбинного двигателя из титанового сплава от пылеабразивной эрозии // Патент России № 2 77 04 . 20 . Бюл. 2. Смыслов А.М., Дыбленко Ю.М., Смыслова М.К., Мингажев А.Д., Гонтюрев В.Д. [и др.]

33. Пат. US20100078308A1 США, Process for depositing a coating on a blisk / Robert William, Bruce Jerry, Donald Schell; заявитель и патентообладатель General Electric Co

34. Helm D. Recent titanium research and development in Germany / Helm D., Roder O. //Ti-2007 Science and Technology: сб. тр. науч.-практич. конф. - Институт металлов Японии. -2007. - С. 25-32. - URL: https://cdn.ymaws.com/titanium.org/resource/resmgr/ZZ-WCTP2007-VOL1/2007_Vol_1_Pres_4.pdf (дата обращения: 07.09.2022). - Текст: электронный.

35. Кесаев, И.Г. Катодные процессы электрической дуги / И.Г. Кесаев. - М.: Наука, 1 968. -244 c.

36. Месяц, Г.А. Эктоны в вакуумном разряде: пробой, искра, дуга / Г.А. Месяц. - М.: Наука, 2000. - 424 с.

37. Von Niessen K., Gindrat M. Plasma spray-PVD: a new thermal spray process to deposit out of the vapor phase //Journal of thermal spray technology. - 2011. - Т. 20. - №. 4. - С. 736-743.

38. Guo H. et al. Microstructure investigation on gradient porous thermal barrier coating prepared by EB-PVD //Scripta Materialia. - 2001. - Т. 44. - №. 4. - С. 683-687.

39. Kadam N. R., Karthikeyan G., Kulkarni D. M. Effect of spray angle onto the microstructure of EB-PVD enabled 8YSZ thermal barrier coatings //Materials Today: Proceedings. - 2021. - Т. 44. - С. 1111-1117.

40. Kadam N. R., Karthikeyan G., Kulkarni D. M. Effect of substrate rotation on the microstructure of 8YSZ thermal barrier coatings by EB-PVD //Materials Today: Proceedings. -2020. - Т. 28. - С. 678-683.

41. Jie M. A. O. et al. Coating deposition regularity depended on orientation difference in PS-PVD plasma jet //Chinese Journal of Aeronautics. - 2020. - Т. 33. - №. 12. - С. 3460-3468.

42. Лахин А. М. Синтез технологического обеспечения функционально-ориентированных свойств рабочих элементов зубчатых колес на базе методов нанесения покрытий //Прогресивш технологи i системи машинобудування. - 2014. - №. 3-4. - С. 101-107.

43. Mishra S. K., Kumar R., Soni, Sreemany M., & Pathak, L. C.Ultrathin to nano thickness TiN coatings: processing, structural, mechanical behavior //Journal of Materials Engineering and Performance. - 2015. - Т. 24. - №. 1 2. - С. 5013-5021.

44. Abdoos M., Yamamoto K., Bose B., Fox-Rabinovich G., Veldhuis S. Effect of coating thickness on the tool wear performance of low stress TiAlN PVD coating during turning of compacted graphite iron (CGI) //Wear. - 2019. - Т. 422. - С. 128-136.

45. Bull S. J. Microstructure and indentation response of TiN coatings: The effect of measurement method //Thin Solid Films. - 2019. - Т. 688. - С. 137452.

46. Cheng G., Han D., Liang C., Wu X., Zheng R. Influence of residual stress on mechanical properties of TiAlN thin films //Surface and Coatings Technology. - 2013. - Т. 228. - С. S328-S330.

47. Su Y. L., Yao S. H., Wei C. S., Kao W. H., Wu C. T. Influence of single-and multilayer TiN films on the axial tension and fatigue performance of AISI 1045 steel //Thin Solid Films. - 1999.

- Т. 338. - №. 1-2. - С. 177-184.

48. Ratzer-Scheibe H. J., Schulz U., Krell T. The effect of coating thickness on the thermal conductivity of EB-PVD PYSZ thermal barrier coatings //Surface and Coatings Technology. -2006. - Т. 200. - №. 18-19. - С. 5636-5644.

49. Thornton J. A. Influence of substrate temperature and deposition rate on structure of thick sputtered Cu coatings //Journal of Vacuum Science and Technology. - 1975. - Т. 12. - №. 4. -С. 830-835.

50. Ma L. W., Cairney J. M., Hoffman M. J., Munroe P. R. Effect of coating thickness on the deformation mechanisms in PVD TiN-coated steel //Surface and Coatings Technology. - 2010. -Т. 204. - №. 1 1 . - С. 1764-1773.

51. Zhao J. P., Wang X., Chen Z. Y., Yang S. Q., Shi T. S., Liu X Effect of film thickness on preferred growth of TiN films during filtered arc deposition //Journal of materials science letters.

- 1997. - Т. 16. - №. 1 2. - С. 974-976.

52. Zhang L., Yang H., Pang X., Gao K., Volinsky A. A. Microstructure, residual stress, and fracture of sputtered TiN films //Surface and Coatings Technology. - 2013. - Т. 224. - С. 120125.

53. Kumar D. D. et al. Film thickness effect and substrate dependent tribo-mechanical characteristics of titanium nitride films //Surfaces and Interfaces. - 2018. - Т. 12. - С. 78-85.

54. Trapezon A. G., Lyashenko B. A. Effect of the deposition and thickness parameters of titanium nitride (TiN) coatings on the fatigue strength //Strength of materials. - 2010. - Т. 42. -№. 6. - С. 675-682.

55. Falub C. V., Karimi A., Ante M., Kalss W. Interdependence between stress and texture in arc evaporated Ti-Al-N thin films //Surface and Coatings Technology. - 2007. - Т. 201. - №. 1 2. -С. 5891-5898.

56. Shetty A. R., Karimi A. Texture change through film thickness and off-axis accommodation of (0 0 2) planes //Applied surface science. - 2011. - Т. 258. - №. 4. - С. 1630-1638.

57. Engwall A. M., Rao Z., Chason E. Origins of residual stress in thin films: Interaction between microstructure and growth kinetics //Materials & Design. - 2016. - Т. 110. - С. 616623.

58. Soroka O. B., Klymenko S. A., Kopeikina M. Y. Evaluation of residual stresses in PVD-coatings. Part 2 //Strength of materials. - 2010. - Т. 42. - №. 4. - С. 450-458.

59. Трапезон А. Г., Ляшенко Б. А., Рутковский А. В. О влиянии вакуумных покрытий на сопротивление усталости технического титана // Пробл. прочности. - 1995. - № 1 1 . - С. 32 -40.

60. Zhao S. S. The depth distribution of residual stresses in (Ti, Al) N films: Measurement and analysis //Journal of Materials Research. - 2007. - Т. 22. - №. 1 0. - С. 2659-2662.

61. Vereschaka A., Volosova M., Chigarev A., Sitnikov N., Ashmarin A., Sotova C., Lytkin D. Influence of the thickness of a nanolayer composite coating on values of residual stress and the nature of coating wear //Coatings. - 2020. - Т. 10. - №. 1 . - С. 63.

62. Bielawski M. Residual stress control in TiN/Si coatings deposited by unbalanced magnetron sputtering //Surface and Coatings Technology. - 2006. - Т. 200. - №. 12-13. - С. 3987-3995.

63. Semenova I. P., Valiev R.R., Selivanov K.S., Modina M.M, Polyakov A.V., Smyslova M.K. Enhanced strength and scratch resistance of ultra-fine grained Ti64 alloy with (Ti+ V) N coating //Reviews on Advanced Materials Science. - 2017. - Т. 48. - №. 1. - С. 62-70.

64. Сорока О. Б. Оцшка залишкових напружень в PVD-покриттях. Повщомлення 1. Огляд //Проблемы прочности. - 2010. - № 3. — С. 66-78.

65. Cheng G., Han D., Liang C., Wu X., Zheng R. Influence of residual stress on mechanical properties of TiAlN thin films //Surface and Coatings Technology. - 2013. - Т. 228. - С. S328-S330.

66. Miyamoto Y., Kubo Y., Ono N., Hashimoto M., Takahashi T., Ito I., Gimondo P. Properties of thin TiN films deposited onto stainless steel by an in-line dry coating process //Thin Solid Films. - 1995. - Т. 270. - №. 1 -2. - С. 253-259.

67. Meylekhov A. A. Influence of the thickness of the bilayer tin/zrn on structure and properties of the multilayer coating obtained by vacuum-arc evaporation //Surface and coating technology.

- 2019 - №. 357. - С. 218 - 234.

68. Othman M. F., Bushroa A. R., Abdullah W. N. R. Evaluation techniques and improvements of adhesion strength for TiN coating in tool applications: a review //Journal of Adhesion Science and Technology. - 2015. - Т. 29. - №. 7. - С. 569-591.

69. Sliwa A. et al. Computer simulation of the relationship between selected properties of PVD coatings //Archives of Metallurgy and Materials. - 2016. - Т. 6 1 . - №. 2A. - С. 481 --484.

70. Guu Y. Y., Lin J. F., Ai C. F. The tribological characteristics of titanium nitride coatings. Part I. Coating thickness effects //Wear. - 1996. - Т. 194. - №. 1 -2. - С. 12-21.

71. Трапезон А. Г., Ляшенко Б. А., Лысенков М. О. Сопротивление усталости металлов с упрочняющими покрытиями (обзор) //Проблемы прочности. - 2013. - №. 3. - С. 42-57.

72. Costa M.Y.P. et al. (2011) Fatigue behavior of PVD coated Ti- 6Al-4V alloy. International Journal of Fatigue, 33, 759-765.

73. Baragetti S., Villa F. (2014) An updated review of the fatigue behavior of components coated with thin hard corrosionresistant coatings. The Open Materials Science Journal, 8, 87-98.

74. Su Y. L., Yao S. H., Wei C. S., Kao W. H., Wu C. T. Influence of single-and multilayer TiN films on the axial tension and fatigue performance of AISI 1045 steel //Thin Solid Films. - 1999.

- Т. 338. - №. 1-2. - С. 177-184.

75. Gott K., Kulkarni A. K., Singh J. A Combined Rarefied and Continuum Flow Regime Model for Physical Vapor Deposition (PVD) Manufacturing Processes //ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition. - 2009. - Т. 43826. - С. 1 5-21.

76. Venkattraman A., Alexeenko A. A. Direct simulation Monte Carlo study of effects of thermal nonuniformities in electron-beam physical vapor deposition //Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2011. - Т. 29. - №. 4. - С. 041509.

77. Li S. H., Fan J., Shu Y. H. A Breakdown Criterion of Free Molecular Flows and an Optimum Analysis of EBPVD //AIP Conference Proceedings. - American Institute of Physics, 2008. - Т. 1084. - №. 1 . - С. 1 1 05-1110.

78. Ho C. Y. et al. A novel spatial-distribution-function of electron beam-induced vapor plume for analyzing EBPVD thickness //AIP Advances. - 2018. - T. 8. - №. 8. - C. 085 1 08.

79. Pulker H. K. Coatings on glass, thin films science and technology //Elsevier, Amsterdam, Holanda. - 1984. - T. 3. - C. 34-51.

80. Silva M. F. V., Nicholls J. R. A model for calculating the thickness profile of TiB2 and Al multilayer coatings produced by planar magnetron sputtering //Surface and Coatings Technology. - 2001. - T. 1 42. - C. 934-938.

81. Aubreton P., Bessaudou A., Di Bin C. Numerical simulation of metallic film thickness distribution deposited by electron beam co-evaporation under vacuum //Computational materials science. - 2005. - T. 33. - №. 1 -3. - C. 400-406.

82. Schmidt R., Parlak M., Brinkman A. W. Control of the thickness distribution of evaporated functional electroceramic NTC thermistor thin films //Journal of materials processing technology. - 2008. - T. 1 9 9. - №. 1 -3. - C. 4 1 2-416.

83. Gaur S. K., Mishra R. S. Thermal evaporation-modeling and microstructure studies of indium and tin deposition // International Journal of Advance Research and Innovation - 2015. -T. 3. - C. 207-215.

84. de Azevedo Silva R. G. A. et al. Computer model to predict evaporation and deposition of thermal barrier coatings //Aerospace science and technology. - 2006. - T. 0. - №. 5. - C. 442448.

85. Liu C. et al. Theoretical design of shadowing masks for uniform coatings on spherical substrates in planetary rotation systems //Optics express. - 2012. - T. 20. - №. 2 1 . - C. 2379023797.

86. Wang B. et al. Simulation and optimization of film thickness uniformity in physical vapor deposition //Coatings. - 2018. - T. 8. - №. 9. - C. 325.

87. Wang G. et al. Optimization of Thickness Uniformity Distribution on a Large-Aperture Concave Reflective Mirror and Shadow Mask Design in a Planetary Rotation System //Coatings. - 2021. - T. 11. - №. 2. - C. 140.

88. Guo C. et al. Optimization of thickness uniformity of optical coatings on a conical substrate in a planetary rotation system //Applied Optics. - 2013. - T. 52. - №. 4. - C. B26-B32.

89. Li C. et al. Modeling and validation of uniform large-area optical coating deposition on a rotating drum using microwave plasma reactive sputtering //Applied Optics. - 2017. - T. 56. -№. 4. - C. C65-C70.

90. Shi Y. et al. Theoretical and Experimental Study of Particle Distribution from Magnetron Sputtering with Masks for Accurate Thickness Profile Control //Coatings. - 2020. - T. 10. - №. 4. - C. 357.

91. Arscott S. On evaporation via an inclined rotating circular lift-off shadow or stencil mask //Journal of Vacuum Science & Technology B, Nanotechnology and Microelectronics: Materials, Processing, Measurement, and Phenomena. - 2019. - Т. 37. - №. 1 . - С. 011602.

92. Ko C. H. et al. Two-dimensional analytical modeling of a linear variable filter for spectral order sorting //Applied Optics. - 2016. - Т. 55. - №. 1 7. - С. 4531-4537.

93. Two-dimensional modeling with experimental verification of a linear variable filter for spectral order sorting of 400-1000nm: Материалы конференции «Conference on Lasers and Electro-Optics/Pacific Rim 20 1 7». Сингапур, 31 июля - 4 августа 2017 - ISBN: 978-1-50906290-4, 2017

94. COMSOL. The Ray Optics Module User's Guide. COMSOL - 2018. - 1 80 с. - URL: https://doc.comsol.com/5.4/doc/com.comsol.help.roptics/RayOpticsModuleUsersGuide.pdf (дата обращения: 07.09.2022). - Текст: электронный.

95. Malhotra C. P., Mahajan R. L., Sampath W. S. High Knudsen number physical vapor deposition: Predicting deposition rates and uniformity. - 2007. - №. 1 2 9 ( 1 1 ). - С. 1546.

96. Lockwood F. C., Shah N. G. A new radiation solution method for incorporation in general combustion prediction procedures //Symposium (international) on combustion. - Elsevier, 1981.

- Т. 18. - №. 1 . - С. 1405-1414.

97. Wessels H. et al. Investigation of heat source modeling for selective laser melting //Computational Mechanics. - 2019. - Т. 63. - №. 5. - С. 949-970.

98. Manstetten P. et al. Framework to model neutral particle flux in convex high aspect ratio structures using one-dimensional radiosity //Solid-State Electronics. - 2017. - Т. 128. - С. 141147.

99. Araki S. J. Extension of view factor model to free molecular flow with non-Maxwellian inflow condition //AIP Conference Proceedings. - AIP Publishing LLC, 2019. - Т. 2132. - №. 1.

- С. 180010.

100. Li Y. et al. Finite element modeling of coating thickness using heat transfer method //CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. - 2021. - Т. 32. - С. 249-256.

101. Li Y. et al. Finite element modeling of coating thickness using heat transfer method //CIRP Journal of Manufacturing Science and Technology. - 2021. - Т. 32. - С. 249-256.

102. Araki S. J. Radiosity view factor model for sources with general distribution //Journal of Computational Physics. - 2020. - Т. 406. - С. 109146.

103. Mukherjee J., Gantayet L. M., Thakur K. B. Experimental validation of Direct Simulation Monte Carlo (DSMC) model of vapour jets from high temperature sources //Vacuum. - 2009. -Т. 83. - №. 5. - С. 828-835.

104. Lu X., Chai J. Direct simulation Monte Carlo study of metal evaporation with collimator in e-beam physical vapor deposition //Chinese Physics B. - 2019. - T. 28. - №. 7. - C. 074702.

105. Chernogor A. V., Blinkov I. V., Volkhonskiy A. O. Modelling of ceramic coatings grow during Arc-PVD deposition //Journal of Physics: Conference Series. - IOP Publishing, 2021. -T. 1745. - №. 1. - C. 012083.

106. Van Aeken K., Mahieu S., Depla D. The metal flux from a rotating cylindrical magnetron: a Monte Carlo simulation //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2008. - T. 41. - №. 20. - C. 205307.

107. Cho J. et al. A kinetic Monte Carlo simulation of film growth by physical vapor deposition on rotating substrates //Materials Science and Engineering: A. - 2005. - T. 391. - №. 1 -2. - C. 390-401.

108. Li S. H., Fan J., Shu Y. H. A Breakdown Criterion of Free Molecular Flows and an Optimum Analysis of EBPVD //AIP Conference Proceedings. - American Institute of Physics, 2008. - T. 1084. - №. 1 . - C. 1105-1110.

109. Li S. H., Shu Y. H., Fan J. Thickness and component distributions of yttrium-titanium alloy films in electronbeam physical vapor deposition //Science in China Series E: Technological Sciences. - 2008. - T. 51. - №. 9. - C. 1470-1482.

110. Fan J., Boyd I. D., Shelton C. Monte Carlo modeling of YBCO vapor deposition //AIP Conference Proceedings. - American Institute of Physics, 2001. - T. 585. - №. 1 . - C. 214-221.

111. Evrard M., Besnard A., Lucas S. Study of the influence of the pressure and rotational motion of 3D substrates processed by magnetron sputtering: A comparative study between Monte Carlo modelling and experiments //Surface and Coatings Technology. - 2019. - T. 378. -C. 1 25070.

112. Tonneau R. et al. TiOx deposited by magnetron sputtering: a joint modelling and experimental study //Journal of Physics D: Applied Physics. - 2018. - T. 51. - №. 1 9. - C. 195202.

113. Wang P. et al. Monte Carlo simulation of column growth in plasma spray physical vapor deposition process //Surface and coatings technology. - 2018. - T. 335. - C. 188-197.

114. Venkattraman A., Alexeenko A. A. Direct simulation Monte Carlo modeling of metal vapor flows in application to thin film deposition //Vacuum. - 2012. - T. 86. - №. 1 1 . - C. 1748-1758.

115. Drize A., Settaouti A. Three-dimensional Monte Carlo simulations of materials on the physical deposition process //Modern Physics Letters B. - 2017. - T. 31. - №. 24. - C. 1750165.

116. Nita F., Mastail C., Abadias G. Three-dimensional kinetic Monte Carlo simulations of cubic transition metal nitride thin film growth //Physical Review B. - 2016. - T. 93. - №. 6. - C. 064107.

117. Bouaouina B. et al. Nanocolumnar TiN thin film growth by oblique angle sputter-deposition: Experiments vs. simulations //Materials & Design. - 2018. - T. 160. - C. 338-349. 1 1 8. Grüner C. et al. Avoiding anisotropies in on-lattice simulations of ballistic deposition //physica status solidi (b). - 2021. - T. 258. - №. 3. - C. 2000036.

119. Fu D., Cheng X. Exploring the effect on the columnar structure and porosity of the synthesized Be films by oblique angle deposition in magnetron sputtering //Physica B: Condensed Matter. - 2020. - T. 590. - C. 412221.

120. Kairaitis G., Galdikas A. Modelling of phase structure and surface morphology evolution during compound thin film deposition //Coatings. - 2020. - T. 10. - №. 1 1 . - C. 1077.

121. To T. B. T., Reis F. D. A. A. Domain formation in the deposition of thin films of two-component mixtures //Journal of Alloys and Compounds. - 2020. - T. 835. - C. 155093.

122. Luis E. E. M. et al. Statistics of adatom diffusion in a model of thin film growth //Physical Review E. - 2020. - T. 102. - №. 1 . - C. 012805.

1 23. Hrach R., Novotny D., Novak S. Study of initial stages of thin film growth by means of atomistic computer simulation and image analysis: comparison with experimental data //Vacuum. - 2018. - T. 149. - C. 279-283.

124. Hass D. D., Marciano Y., Wadley H. N. G. Physical vapor deposition on cylindrical substrates //Surface and Coatings Technology. - 2004. - T. 185. - №. 2-3. - C. 283-291.

125. Rodgers T. M., Zhao H., Wadley H. N. G. Thermal barrier coating deposition by rarefied gas jet assisted processes: Simulations of deposition on a stationary airfoil //Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2013. - T. 31. - №. 6. - C. 061509.

126. Liu M. J. et al. Transport and deposition behaviors of vapor coating materials in plasma spray-physical vapor deposition //Applied Surface Science. - 2019. - T. 486. - C. 80-92.

127. Bunn J. K. et al. Development of an optimization procedure for magnetron-sputtered thin films to facilitate combinatorial materials research //Industrial & Engineering Chemistry Research. - 2016. - T. 55. - №. 5. - C. 1 23 6-1242.

128. Blel S., Hamouda A. B. H. Formation of Ag and Co nanowires at the step of the Cu (100) vicinal surfaces: A kinetic Monte Carlo study //Vacuum. - 2018. - T. 1 5 1 . - C. 1 33-139.

129. Blel S., Hamouda A. B. H. Kinetic Monte Carlo simulation of Ni nanowires on Cu (1 0 0) stepped surfaces //Results in Physics. - 2019. - T. 1 2. - C. 1 475-1480.

130. Neyts E. C., Brault P. Molecular dynamics simulations for plasma-surface interactions //Plasma Processes and Polymers. - 2017. - T. 14. - №. 1 -2. - C. 1600145.

131. Grigoriev F., Sulimov V., Tikhonravov A. Simulation of the optical coating deposition //Advanced Optical Technologies. - 2018. - T. 7. - №. 1 -2. - C. 1 3-22. 131.

132. Xie L. et al. Molecular dynamics simulation of Al-Co-Cr-Cu-Fe-Ni high entropy alloy thin film growth //Intermetallics. - 2016. - Т. 68. - С. 78-86.

133. Chen X., Zhang J., Zhao Y. Q. Molecular dynamics study of the effect of substrate temperature and Ar ion assisted deposition on the deposition of amorphous TiO2 films //Applied Surface Science. - 2017. - Т. 404. - С. 409-417.

134. Zhu G. et al. Molecular dynamics simulation of temperature effects on deposition of Cu film on Si by magnetron sputtering //Journal of Crystal Growth. - 2018. - Т. 492. - С. 60-66.

135. Kateb M. et al. Tailoring microstructure and stress through energetic ion bombardment: A molecular dynamic simulation. - 2020. - С. 1-9.

136. Kateb M., Gudmundsson J. T., Ingvarsson S. Effect of substrate bias on microstructure of epitaxial film grown by HiPIMS: An atomistic simulation //Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. - 2020. - Т. 38. - №. 4. - С. 043006.

137. Orozco-Montes V. et al. Synthesis of Platinum Nanoparticles by Plasma Sputtering onto Glycerol: Effect of Argon Pressure on Their Physicochemical Properties //The Journal of Physical Chemistry C. - 2021. - Т. 125. - №. 5. - С. 3169-3179.

138. Brault P. Multiscale Molecular Dynamics Simulations of Fuel Cell Nanocatalyst Plasma Sputtering Growth and Deposition //Energies. - 2020. - Т. 13. - №. 1 4. - С. 3584.

139. Zhou X. et al. A molecular dynamics study on stress generation during thin film growth //Applied Surface Science. - 2019. - Т. 469. - С. 537-552.

140. Stepanova L., Bronnikov S. A computational study of the mixed-mode crack behavior by molecular dynamics method and the multi-Parameter crack field description of classical fracture mechanics //Theoretical and Applied Fracture Mechanics. - 2020. - Т. 109. - С. 102691.

1 4 1 . Андреев А.А., Саблев Л.П., Шулаев В.М., Григорьев С.М. Вакуумно-дуговые устройства и покрытия. Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005. 236 с.

142. Cho S., Fuke I., Prabhu V. Motion planning for coating process optimisation in electron beam physical vapour deposition //Surface engineering. - 2005. - Т. 21. - №. 4. - С. 279-289.

143. Ягафаров И.И. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя и точности прецизионных деталей машин при осаждении покрытия из плазмы вакуумно-дугового разряда [Текст]: дисс. ... канд. техн. наук: 05.02.08.- УГАТУ, Уфа, 2014 - 111 с.

145. Scala S. et al. Predicting the performance of a gas turbine engine undergoing compressor blade erosion //39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference and Exhibit. - 2003. - С. 5259.

146. Chung H. et al. Thermo-structural analysis of cracks on gas turbine vane segment having multiple airfoils //Energy. - 2017. - Т. 1 1 8. - С. 1 275-1285.

147. Griffiths L. No Limits: Manufacturing the most complex parts with VELO3D // 3D PRINTING & ADDITIVE MANUFACTURING INTELLIGENCE - URL: https://www.tctmagazine.com/additive-manufacturing-3d-printing-news/no-limits-manufacturing-most-complex-parts-velo3d/ (дата обращения: 12.10.2022). - Текст: электронный.