Закономерности формирования структуры и физико-механических свойств углеродных частиц, синтезированных из фуллеренов для армирования износостойких композиционных материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Овчинникова, Ираида Николаевна

• Овчинникова, Ираида Николаевна
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Овчинникова, Ираида Николаевна

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1. Твердые и сверхупругие материалы, полученные из фуллеренов под давлением

1.1.1. Фуллерены, фуллериты и методы их получения

1.1.2. Превращения фуллеренов при нагреве под давлением

1.1.3. Структура фаз, полученных из Сбо под давлением, и ее

изучение методом комбинационного рассеяния света

1.1.4 Механические свойства продуктов превращения фуллеренов под давлением. Сверхупругий твердый углерод

1.2. Износостойкость и трибологические характеристики твердых сверхупругих материалов

1.2.1. Углеродные пленки с фуллереноподобной структурой, сочетающие высокую твердость и упругость

1.2.2. Использование сверхупругих твердых углеродных частиц для создания износостойких металлических композиционных материалов

1.3. Заключение по 1-ой главе

Глава 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1. Порошки исходных фуллеритов и металлов

2.2. Оборудование и режимы прессования

2.3. Методика выпаривания углеродной фазы из металлической

матрицы

2.4. Методика измерения плотности углеродной фазы

2.5. Методы оптической и электронной микроскопии

2.6. Высокоэффективная жидкостная хроматография

2.7. Методы рентгеноструктурного и рентгенофазового анализов

2.8. Спектроскопия комбинационного рассеяния света

2.9. Методы измерения твердости

2.10. Испытания износостойкости и трибологических характеристик

Глава 3. ИССЛЕДОВАНИЕ КРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ СТРУКТУРЫ И ФАЗОВОГО СОСТАВА ПОРОШКОВ ФУЛЛЕРИТОВ С60 И С60/7о

3.1. Размер и морфологические характеристики цорошков фуллеритов

3.2. Структура и фазовый состав порошков фуллеритов

Глава 4. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СТРУКТУРНОГО СОСТОЯНИЯ, ОБЕСПЕЧИВАЮЩЕГО СОЧЕТАНИЕ СВЕРХУПРУГОСТИ И ВЫСОКОЙ ТВЕРДОСТИ УГЛЕРОДНОГО МАТЕРИАЛА

4.1. Закономерности формирования структурного состояния углеродного материала, полученного из фуллеренов Сбо, обеспечивающего сочетание сверхупругости и высокой твердости

4.2. Закономерности формирования структурного состояния углеродного материала, полученного из фуллеренов С6о/7(ь обеспечивающего сочетание сверхупругости и высокой

твердости

4.3. Сравнение структуры сверхупругой твердой углеродной фазы, полученной из С6о и Сбо/70

4.3.1. КРС спектроскопия частиц сверхупругой твердой фазы

4.3.2. Разложение спектра КРС частиц сверхупругой твердой фазы

4.3.3. Изучение микроструктуры сверхупругой твердой фазы методом световой микроскопии с использованием поляризованного света

4.3.4. Рентгеноструктурные исследования сверхупругой твердой фазы

4.3.5. Электронно-микроскопические исследования сверхупругой твердой фазы

4.4. Влияние давления прессования на структуру сверхупругой твердой фазы

4.5. Влияние отжига на структуру сверхупругой твердой

фазы

Выводы по главе

ГЛАВА 5. МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СВЕРХУПРУГОЙ ТВЕРДОЙ УГЛЕРОДНОЙ ФАЗЫ

5.1. Твердость сверхупругой твердой фазы

5.2. Трещиностойкость сверхупругой твердой фазы

5.3. Фрактографические исследования сверхупругой твердой фазы

5.4. Свойства отожженной сверхупругой твердой фазы

Выводы по главе

Глава 6. СТРУКТУРА И СВОЙСТВА КОМПОЗИЦИОННОГО

МАТЕРИАЛА

6.1. Структура композиционного материала

6.2. Трибологические характеристики композиционного материала

6.3. Износостойкость композиционного материала

Выводы по главе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Закономерности формирования структуры и физико-механических свойств углеродных частиц, синтезированных из фуллеренов для армирования износостойких композиционных материалов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность работы

Последние десятилетия во всех промышленно развитых странах характеризуются усилением внимания к проблемам трения и изнашивания, вредные последствия которых глобальны. Одним из способов повышения износостойкости и улучшения трибологических свойств металлических материалов является введение в металлическую матрицу твердых армирующих частиц. В связи с этим важной научной и технической проблемой является разработка новых армирующих материалов. По современным представлениям, сочетание высокой износостойкости и низкого коэффициента трения обеспечивают материалы, обладающие твердостью и сверхупругостью, в частности, углеродные материалы с фуллереноподобной структурой. Однако такие материалы существуют только в тонких пленках. В настоящее время единственным способом получения объемных сверхупругих и твердых углеродных материалов является обработка фуллеренов высоким давлением при температурах выше порога стабильности фуллереновой молекулы. Поэтому изучение превращения фуллеренов при нагреве под давлением имеет важное значение для создания новых металлических износостойких композиционных материалов.

Успех в исследовании закономерностей формирования структурного

состояния сверхупругого твердого углерода во многом определяется

оптимальным выбором методов исследования и приборов конкретного

назначения. Из применяющихся методов исследования углеродных

материалов наиболее эффективным является спектроскопия

комбинационного рассеяния света (КРС, в иностранной литературе -

6

рамановской спектроскопии). Она позволяет изучать состав и строение веществ и материалов. По спектрам КРС можно судить и о фазовых переходах, т.к. число и расположение линий спектра определяется молекулярным строением фаз. В качестве преимущества высокоразрешающей конфокальной спектроскопии КРС следует отметить возможность изучать структуру и фазовые переходы в материалах в субмикронном объеме, что позволяет наблюдать самые тонкие молекулярные эффекты.

Изучение закономерностей формирования структурного состояния сверхупругого твердого углерода, обеспечивающего комплекс его физико-механических свойств, позволяет выявлять взаимосвязи структуры и свойств материалов. При этом возможно прогнозирование и управление этими свойствами, что определяет научную и практическую актуальность этого исследования.

Цель работы

Целью данной работы является установление закономерностей формирования структурного состояния углеродного материала, синтезированного из фуллеренов Сбо и неразделенной смеси фуллеренов (Сбо/7о), обеспечивающего сочетание низкого коэффициента трения и высокой износостойкости.

Для этого решали следующие задачи:

— Исследование процессов формирования структурного состояния углеродного материала, обеспечивающего его сверхупругость и высокую твердость

— Изучение влияния параметров обработки (давление и температура) на структуру и физико-механические свойства углеродных материалов, полученных из фуллеренов.

— Исследование трибологических характеристик и износостойкости композиционных материаллов, армированных сверхупругими твердыми углеродными частицами

Научная новизна работы

— Установлены закономерности формирования структурного состояния, обеспечивающего уникальное сочетание высокой твердости и сверхупругости объемных углеродных материалов, полученных из фуллеренов под давлением. Показано, что сверхупругое состояние углеродного материала достигается при появлении в структуре графеноподобной углеродной фазы при наличии остаточных полимеризованных фуллеренов. Высокая твердость достигается после полного коллапса фуллереновых молекул.

— Систематические микроструктурные исследования частиц углеродной сверхупругой твердой фазы (СТФ) показали, что в поляризованном свете проявляется наследственная связь микроструктуры СТФ с исходно деформированными кристаллами фуллерита.

— Изучены особенности разрушения СТФ. В полученных из Сбо частицах, связи между плоскими поверхностями раздела, унаследованными от исходных деформированных кристаллов, слабее по сравнению с остальным объемом частицы. Полученные из смеси Сболо частицы показывают типичный для аморфной структуры раковистый излом.

- Изучено влияние параметров термобарической обработки до 8 ГПа на комплекс физико-механических свойств КМ. Выявлены корреляции между твердостью углеродных частиц, трибологическими характеристиками и износостойкостью КМ со структурным состоянием углеродных частиц.

- Армирование частицами СТФ, распределенными по всему объему металлической матрицы, позволяет одновременно повысить износостойкость и снизить коэффициент трения металлических материалов.

Практическая значимость работы

Результаты исследования закономерностей формирования структурного состояния, обеспечивающего сверхупругость и высокую твердость углеродного материала, полученного из фуллеренов под давлением, являются важными для создания нового класса износостойких композиционных материалов.

Основные положения, выносимые на защиту

- Установленные закономерности влияния условий термобарической обработки на структуру и свойства углеродных фаз.

- Основные закономерности формирования структурного состояния, обеспечивающего сочетание высокой твердости и сверхупругости объемных углеродных материалов, в зависимости от фазового состава и диспертности исходных фуллеритов.

- Корреляция фрактографических особенностей с характеристиками микроструктуры СТФ.

- Повышение износостойкости и улучшение трибологических свойств КМ, обусловленные наличием в структуре КМ армирующих частиц СТФ.

Достоверность научных положений, результатов и выводов

Достоверность научных положений и выводов подтверждена согласованностью полученных данных с известными современными теоретическими представлениями о превращении фуллеритов под давлением, с результатами других исследований, установленных с помощью других методик и признанием их на российских и международных конференциях.

Личный вклад соискателя

Соискатель принимал непосредственное участие в обсуждении и постановке задачи и анализе результатов. Все экспериментальные результаты, включенные в диссертацию, получены либо самим соискателем, либо при его непосредственном участии. Анализ полученных результатов и подготовка публикаций выполнена при участии соавторов.

Объем и структура работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения и библиографии. Диссертация изложена на 154 страницах, содержит 72 рисунка, 17 таблиц и список цитируемой литературы (суммарно 126 пунктов).

Апробация работы

Основные положения работы представлены и обсуждены на следующих научных семинарах и конференциях: Annual World Conference Carbon (2009, Biarritz); NanoteCIO International Conference on Carbon Nanoscience and Nanotechnology (2010, Oxford); X International Conference on "Nanostructured Materials" (2010, Rome); Int. Conf. SMEC 2011 (Study of Matter at Extreme Conditions) (2011,Miami - Belize - Mexico - Miami); Internation Conference "Nanomechanical Testing in Materials Research and Development" (2011, Lanzarote, Spain); Международная научно-техническая конференция «Полимерные композиты и трибология (2011, Гомель, Беларусь); One day Conference/School for Young Scienists Diagnostics of Carbon Nanostructures(2009, 2011, г. Санкт-Петербург); XXVIth International winterschool on electronic properties of novel materials (2012, Kirchberg / Tirol - Austria); I Международная конференция «Функциональные наноматериалы и высокочистые вещества» (2008, г. Суздаль); Шестая Международная Конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология» (2009, г. Троицк); 7-ая Международная конференция «Углерод: фундаментальные проблемы науки, материаловедение, технология. Конструкционные и функциональные материалы (в том числе наноматериалы) и технологии их производства» (2010, г. Суздаль); IV Всероссийская конференция по наноматериалам (2011, г. Москва); Второй международный форум по нанотехнологиям Rusnanotech'09 (2009, г. Москва); Российская ежегодная конференция молодых научных сотрудников и аспирантов (2009, 2010, 2011, г. Москва).

Публикации

По теме диссертации опубликовано 32 работы в научных журналах и сборниках трудов конференций и семинаров, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Овчинникова, Ираида Николаевна

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. Исследовано влияние фазового состава исходных фуллеритов (Сбо и Сбо/7о)> их дисперсности и условий термобарической обработки (температуры от 500 до 1500°С и давления 5 и 8 ГПа) на структуру и свойства углеродных образцов (диаметром 5 мм и высотой 4 мм) и углеродных частиц (50 - 100 мкм), армирующих композиционные материалы, полученные из смеси порошков металлов (Со, Ре) и порошков фуллеритов.

2. Установлено, что превращения в Сбо и Сбо/70 под давлением 5 -8 ГПа протекают по неодинаковым схемам. Рассчитаны относительные доли одномерно (орторомбическая фаза) и двумерно (ромбоэдрическая и тетрагональная фазы) полимеризованных фуллеритов на разных стадиях коллапса фуллереновой молекулы путем разложения спектров комбинационного рассеяния света. Показано, что для Сбо при коллапсе фуллеренов и образовании СТФ прекурсором являются в основном двумерно (2Б) полимеризованные фазы (более 70%), а для Сбо/7о - в основном одномерно (Ш) полимеризованная фаза (более 50%). Образование сверхупругой твердой углеродной фазы (СТФ) в деформированных ГЦК кристаллах Сбо быстрее протекает в местах повышенной концентрации дефектов кристаллического строения (на пересечении линий скольжения).

3. Показано, что частицы СТФ наследуют геометрическую конфигурацию, а также субструктуру деформированных кристаллов исходных фуллеритов. Частицы СТФ, полученных из Сбо демонстрируют террасное разрушение. Эти фрактографические особенности коррелируют с характеристиками микроструктуры, унаследованными от прекурсора -двумерно полимеризованной фазы. Полученные из Сбо/70 частицы показывают раковистый излом, типичный для аморфной структуры что согласуется с наследованием структуры прекурсора - одномерно полимеризованной фазы.

4. Полученные из Сбо и Сбо/70 при давлениях 5-8 ГПа СТФ различаются по микротвердости, рассчитанной по методу Оливера-Фарра с помощью кривых нагружения-разгружения, в пределах 9-35 ГПа, модулю упругости в пределах 33-188 ГПа и степени упругого восстановления при индентировании от 89 до 95%. Наибольшая твердость достигается на армирующих частицах СТФ, полученных из Сбо/70 фуллеренов в Со матрице под давлением 8 ГПа.

5. Разложение спектров КРС частиц СТФ показывает наличие Бр и Бр3 связей. По соотношению площадей под пиками установлено, что для частиц СТФ, полученных из Сбо/70 при давлении 8 ГПа, количество разупорядоченного Бр3 углерода увеличивается по сравнению с частицами СТФ, полученными при меньших давлениях или из Сбо

6. При трибологических испытаниях по возвратно-поступательной и круговой схемам коэффициент трения КМ, армированного частицами, полученными из Сбо, снижается в 2 раза, а износостойкость повышается в 10 раз по сравнению с характеристиками матричного металла. Коэффициент трения КМ, армированного частицами, полученными из Сбо/7(ь снижается в 5-6 раз, а износостойкость повышается в 40-60 раз по сравнению с характеристиками матричного металла.

7. При повышении температуры прессования при давлении 5 ГПа выше температур порога стабильности фуллереновой молекулы твердость углеродной частицы в КМ увеличивается в 3 раза из С6о и в 8 раз из Сбо/70-Это приводит к снижению коэффициента трения в 3 и 5 раз и повышению износостойкости в 13 и в 40 раз, соответственно.

8. В основе уникальной комбинации свойств СТФ лежит структура, состоящая из кластеров многослойного (до 8 слоев) графена. С уменьшением размера графенового кластера растет площадь сопряжения со смежными кластерами, которая, по-видимому, осуществляется 3 посредством Бр связей.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Овчинникова, Ираида Николаевна, 2012 год

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Най Дж. Физические свойства кристаллов. - М.: Мир, 1967. - 386 С.

2. Елецкий А.В., Смирнов Б.М. Фуллерены. // Успехи физических наук. -

1993.-т. 163. - №2.-с. 33-60.

3. Osawa Е. The Evolution of the Football Structure for the C6o Molecule : A

Retrospective // Philosophical Transactions of the Royal Society of London. Series A. 1993.-v. 343.-p. 1-8.

4. Бочвар Д.А., Гальперн Е.Г. О гипотетических системах: карбододекаэдре, s-икосаэдре и карбон-икосаэдре //. ДАН СССР. -1973. т. 209.-№3.- с. 610-612.

5. Kroto H.W., Heath J.R., O'Brien S.C., Curl R. F. and Smalley R. E. C60:

Buckminsterfullerene //Nature. - 1985. - v. 318. - no. 6042. - p. 162-163.

6. Смолли P.E. Открывая фуллерены (Нобелевская лекция) // Успехи физических наук. - 1998.-т. 168. - № 3. - с. 323-330.

7. Соколов В. И., Станкевич И. В. Фуллерены-новые аллотропные формы

углерода: структура, электронное строение и химические свойства // Успехи химии. - 1993. - т. 62 (5). - с. 455.

8. Елецкий А.В. Новые направления в исследованиях фуллеренов (Международная конференция по фуллеренам. Сан-Франциско, май 1994 г.) // Успехи физических наук. - 1994. - т. 164. - с. 1007-1009.

9. Kraetschmer W., Fostiropoulos К., Huffman D.R. The Infrared and Ultraviolet Absorption Spectra of Laboratory-produced Carbon Dust: Evidence for the Presence of the C6o Molecule // Chem. Phys. Lett. - 1990. -v. 170.-p. 167-170.

10. Kratschmer W., Lamb L.D., Fostiropoulos K. and Huffman D.R. Solid C6o: A New Form of Carbon // Nature. - 1990. - v. 347. - p. 354- 358.

11. Dubrovsky R., Bezmelnitsyn V., Eletskii A., Kulikov D.. New approach in synthesis of carbon allotropes in large quantities // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. - 2004. - v. 12. - no. 1-2. - p. 17-24.

12. Sesli, А. ОДек, В., Oymael, M. Fullerene Production in a Graphite Tubular Reactor // Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures. - 2005. - v. 13.-p, 1-11.

13 Касумов M.M., Покропивный В. В. Повышение выхода фуллеренов в дуговом разряде под действием потока газа в полом электроде // Журнал технической физики. - 2007. - т. 77. - № 7. - с. 136-138.

14. Buseck P.R., Tsipursky S.J., Hettich R. Fullerenes from the Geological Environment // Science. - 1992. - v. 257.- no. 5067. - p. 215-217

15. Becker L., Poreda R.J., Hungt A.G., Bunch Th.E. and Rampino M. Impact event at the Permian-Triassic boundary: Evidence from extraterrestrial noble gases in fullerenes // Science. - 2001. - v. 291. -p, 1530-1533.

16. Pizzarello S., Huang Y., Becker L., Poreda R.J., Nieman R.A., Cooper G. and Williams M. The organic content of the Tagish Lake meteorite // Science. -2001. - v. 293. - p. 2236-2239.

17. Braun Т., Osawa E., C. Detre and Toth I. On some analytical aspects of the determination of fullerenes in samples from the permian/triassic boundary layers. // Chem. Phys. Lett. - 2001. - v. 348. - 361-362.

18. Cami J., Bernard-Salas J., Peeters E., Malek S. E. Detection of C6o and C70 in a Young Planetary Nebula // Science. - 2010. - v. 329. - no. 5996. - p. 1180 -1182.

19. Сотов А. В космосе нашли новое вещество // "Российская газета" -www.rg.ru24.02.2012, 13:48.

20. http://www.neotechproduct.ru/application

21. Baati Т., Bourasset F., Gharbi N., Njim L., Abderrabba M., Kerkeni A., Szwarc H., Moussa F. The prolongation of the lifespan of rats by repeated

oral administration of [60]fullerene // Biomaterials. - 2012. - v. 33. - no. 19. -p. 4936-4946.

22. Mochida I., Egashira M., Korai Y. and Yokogawa K. Structural changes of fullerene by heat treatment up to graphitization temperature // Carbon. -1997.-v. 35.-p. 1707-1712.

23. Никонова P.M., Поздеева M.A., Ладьянов В.И., Аксенова B.B. О влиянии температуры на устойчивость фуллеренов/фуллеритов // Вестник удмуртского университета. Физика. - 2007. - №4. - с. 58-66.

24. Бланк В.Д., Буга С.Г., Попов М.Ю., Давыдов В.А., Агафонов В.А., Шварк А., Сеоля Р., Расса А., Фабре К. Фазовые переходы и аномальное упрочнение твердого Сбо в сдвиговой алмазной камере высокого давления // ЖТФ. - 1994. - т. 64. - № 8. - с. 153-156.

25. Blank V.D., Buga S.G., Serebryanaya N.R., Denisov V.N., Dubitsky G.A., Ivlev A.N., Mavrin B.N., Popov M.Yu. Ultrahard and superhard carbon phases produced from C6o by heating at high pressure: structural and Raman studies // Phys. Let. A. - 1995. - v. 205. - p. 208-216.

26. Blank V.D., Buga S.G., Serebryanaya N.R., Dubitsky G.A., Mavrin В., Popov M.Yu., Bagramov R.H., Prokhorov V.M., Sulynov S.A., Kulnitskiy B.A. and Tatyanin Ye.V. Structures and physical properties of superhard and ultrahard 3D polymerized fullerites created from solid Сбо by high pressure high temperature treatment // Carbon. - 1998. - v. 36. - p. 665-670.

27. Blank V., Buga S., Dubitsky G., Serebryanaya N., Popov M. and Prokhorov V. Properties and Applications of Superhard and Ultrahard Fullerites, in: Perspectives of Fullerene Nanotechnology, E. Qsawa (ed.), 2002 Kluwer Academic Publishers. Printed in Great Britain. — p. 223-233.

28. Blank V.D., Buga S.G., Dubitsky G.A., Serebryanaya N.R., Prokhorov V.M., Mavrin B.N., Denisov V.N., Chernozatonskii L.A., Berezina S., and Levin V.M. Synthesis of superhard and ultrahard materials by 3D-polymerization of Сбо , C7o fullerenes under high pressure (15 GPa) and

144

temperatures up to 1820 К // Zeitchrift fur Naturforscung - Section В Journal of Chemical Sciences. - 2006. - v. 61b. - p. 547 - 1554 .

29. Давыдов B.A., Кашеварова Jl.C., Рахманина A.B., Агафонов В.Н., Сеоля Р., Шварк А. Индуцированная давлением поликонденсация фуллерена С60 // Письма в ЖЭТФ, 1996. - т. 63. - № 10. - с. 778-783.

30. Blank V.D., Serebryanaya N.R., Dubitsky G.A., Buga S.G., Denisov V.N., B.N. Mavrin, Ivlev A.N., Sulyanov S.N., Lvova N.A. Polymerization and phase diagram of solid C70 after high-pressure-high-temperaturetreatment // Phys. Lett. A. - 1998. - v. 248. - p. 415-422.

31. Wood R.A., Lewis M.H., West G., Bennington S.M., Cain M.G., Kitamura N. Transmission electron microscopy, electron diffraction and hardness studies of high-pressure and high-temperature treated Сбо H J- Phys. Condens. Matter. - 2000. - v. 12.-p. 10411-10421.

32. В. В. Бражкин, А. Г. Ляпин, С. В. Попова, С. К. Бейлисс+, Т. Д. Варфоломеева, Р. Н. Волошин, А. Г. Гаврилюк, М. В. Кондрин, В. В. Мухамадьяров, И. А. Троян, С. В. Демишев*, А. А. Пронин*, Н. Е. Случанко Взаимосвязь структуры и свойств для новых метастабильных углеродных фаз, полученных при высоких давлениях из фуллерита Сбо и карбина // Письма в ЖЭТФ, 2001. - т. 76. - № 11. - с. 805-817.

33. Tchernogorova О.Р., Bannykh О.А., Blinov V.M., Drozdova E.I., Dityat'ev A.A., Mel'nik N.N. Superhard carbon particles forming from fullerites in a mixture with iron powder // Materials Science and Engineering. - 2001. - v. A299. - p. 136-140.

34. O. P. Chernogorova, E. I. Drozdova, N. A. BuFenkov, V. M. Blinov, Nanotechnologies in Russia, 3, 344 (2008).

35. Sundqvist B. Polymeric Fullerene Phases Formed Under Pressure // Structure and Bonding. - 2004. - v. 109. - p. 85-126.

36. Kozlov M.E., Hirabayashi M., Nozaki K., Tokumoto M., Ihara H. Superhard form of carbon obtained from Сбо at moderate pressure // Synthetic Metals. -1995. - v. 70. - no. 1-3. - p. 1411-1412.

37. Kozlov M.E.,' Tokumoto M., Yakushi K., Preparation and study of high-pressure phases of C6ofullerene // Synthetic Metals - 1997. - v. 86. - no. 1-3.-p. 2349-2350.

38. Dzwilewski A., Talyzin A., Bromiley G., Dub S., Dubrovinsky L. Characterization of phases synthesized close to the boundary of Сбо collapse at high temperature high pressure conditions // Diamond & Related Materials. - 2007. - v. 16. - p. 1550-1556.

39. Tat'yanin E.V., Lyapin A.G., Mukhamadiarov V.V., Brazhkin V.V., Vasiliev A.L. Mechanism of formation of the superhard disordered graphitelike phase from fullerite C6o under pressure // J. Phys. Condens. Matter. -2005.-v. 17.-p. 249-256.

40. Alvarez-Murga M., Bleuet P., Marques L., Lepoittevin C., Boudet N., Gabarino G., et al. Microstructural mapping of Сбо phase transformation into disordered graphite at high pressure, using X-ray diffraction microtomography // J. Appl. Cryst. - 2011. - v. 44. - p. 163-171.

41. Richter H., Wang Z. P., Ley L. The one phonon spectrum in microcrystalline silicon // Solid St. Com. - 1981. - v. 39, - p. 625-629.

42. Мельник H.H. Частное сообщение.

43. Bennington S.M., Kitamura N., Cain M.G., Lewis M.H., Arai M. The structure and dynamics of hard carbon formed from Сбо fullerene // Physica B. - 1999. - v. 263-264. - p. 632-635.

44. Blank V., Popov M., Pivovarov G., Lvova N., Gogolinsky K., Reshetov V. Ultrahard and superhard phases of fullerite C60: Comparison with diamond on hardness and wear // Diam. Rel. Mater. - 1998. - v. 7. - no. 2-5. - p. -427-431.

45. Булычев С.И., Алехин В.П. Метод кинетической твердости и микротвердости в испытаниях вдавливанием индентором // Заводская лаборатория. - 1987. - № 11. - с. 76 - 79

46. Oliver W.C.and Pharr G.M. An improved technique for determining hardness and elastic modulus using load and displacement sensing indentation experiments // J.Mater.Res. - 1992. - v.7. - p. 1564-1593.

47. Arce Garcia I., Berasategui E.G., Bull S.J., Page T.F., Neidhardt J., Hultman L. Hellgren N. How hard is fullerene-like CN x ? Some observations from the nanoindentation response of a magnetron-sputtered coating // Philosophical Magazine A. - 2002. - v. 82. - no. 10. - p. 2133-2147.

48. Cheng Y.H., Tay B.K., Lau S.P., Qiao X.L, Chen J.G., Sun Z.H., Xie C.S. Materials Science & Processing Micromechanical properties of carbon nitride films deposited by radio-frequency-assisted filtered cathodic vacuum arc // Appl. Phys. A. - 2002. - v. 75. - p. 375-380.

49. Diss P., Lamon J., Carpentier L., Loubet J.L., Kapsa Ph. Sharp indentation behavior of carbon/carbon composites and varieties of carbon // Carbon. -2002. - v. 40. - p. 2567-2579.

50. Dub S. N. and Trunov M. L. Determination of viscoelastic material parameters by step-loading nanoindentation // J. Phys. D: Appl. Phys. -2008. - v. 41. p. 074024-074030.

51. Lu Ch., Mai Y.-W. and Shen Y.-G. The Origin of Superhardness in Nanocomposite Coatings: Analysis of Nanoindentation and Scratch Tests, in: IUTAM Symposium on Mechanical Behavior and Micro-Mechanics of Nanostructured Materials, Yilong Bai et al. (eds), 2007 Springer. Printed in the Netherlands. - p. 39-49.

52. Martinez E., Esteve J. Nanoindentation hardness measurements using real-shape indenters: application to extremely hard and elastic materials // Appl Phys. A.-2001.-v. 72.-p. 319-324.

53. Андриевский Р.А., Калинников Г.В., Hellgren N.. Sandstrom P., Штанский Д.В. Наноиндентировние и деформационные характеристики наноструктурных боридонитридных пленок // Физика твердого тела. - 2000. - т. 42, № 9, с. 1624-1627.

54. Cheng F.T., On the indeterminacy in hardness of shape memory alloys // J. Mater. Sci. Technol. - 2004. - v. 20. - p. 700-702.

55. Veprek S. and Argon A.S. Mechanical properties of superhard nanocomposites // Surf. Coat. Technol. - 2001. - v. 146-147. - p. 175-182.

56. Елецкий A.B., Смирнов Б.М. Фуллерены и структуры углерода // Успехи физических наук. - 1995. - т. 38. - с. 935-1009.

57. Черногорова О.П., Дроздова Е.И., Блинов В.М., Бульенков Н.А. Структура и свойства сверхупругих и твердых углеродных частиц, армирующих износостойкие композиционные материалы, полученные из смеси порошков железа и фуллеренов под давлением // Российские нанотехнологии. - 2008. - т. 3. - № 5-6. - с. 150-156.

58. Buga S., Blank V., Fransson A., Serebryanaya N., Sundqvist В. DSC study of annealing and phase transformations of Сбо and C70 polymerized under pressures in the range 9.5-13 GPa // Journal of Physics and Chemistry of Solids. - 2002. - v. 63. - p. 331-343.

59. H. Huck, E.B. Halac, M. Reinoso et al., Microstructural analysis of carbon films obtained from Сбо fullerene ion beams, Applied Surface Science 211 (2003) 379-385.

60. Rey S., Antoni F., Prevot В., et al. Thermal stability of amorphous carbon films deposited by pulsed laser ablation, Appl. Phys. A. - 2000. - v. 71. - p. 433-439.

61. Leyland A., Matthews A. On the significance of the H/E ratio in wear control: a nanocomposite coating approach to optimised tribological behavior // Wear. - 2000. - v. 246. - p. 1-11.

62. Pharr G.M. Measurement of mechanical properties by ultra-low load indentation // Mater. Sci. Eng. A. - 1998. - v. 253 (1/2). - p. 151-159.

63. Tsui T.Y., Pharr G.M., Oliver W.C., et al. Substrate effects on nanoindentation mechanical property measurement of soft films on hard substrates // J. Mater. Res. - 1999. - v. 14. - no. 1. - p. 292-298.

64. Johnson K.L. Contact Mechanics. - London UK: Cambridge University Press, 1985.

65. Matthews A., Franklin S., Holmberg K. Tribological coatings: contact mechanisms and selection // J. Phys. D: Appl. Phys. - 2007. - v. 40. - p. 5463-5475.

66. Oberle T.L. Properties influencing wear of metals // J. Metals. - 1951. - v. 3. -p. 438-439.

67. Штанский Д.В. Кулинич С.А. Левашов ЕА.. Moore J J. Особенности структуры и физико-механических свойств наноструктурных тонких пленок // Физика твердого тела. - 2003. - т. 45. - № 6. - 1122-1129.

68. Veprek S. The search for novel, superhard materials // J. Vac. Sci. Technol. -1999. - v. A 17. - no. 5. - p. 2401-2420.

69. Musil J. Hard and superhard nanocomposite coatings // Surf. Coat. Technol. - 2000. - v. 125.-p. 322-330

70. Андриевский P.A., Калинников Г.В., Кобелев Н.П., СойферЯ.М., Штанский Д.В. Структура и физико-механические свойства наноструктурных боридонитридных пленок // ФТТ. - 1997. - т. 39. - № 10.-с. 1859-1864.

71. Leyland A., Matthews A. Design criteria for wear-resistant nanostructured and glassy-metal coatings // Surface and Coatings Technology. - 2004. - v. 177-178.-p. 317-324.

72. Leyland A., Matthews A., Optimization of nanostructured tribological coatings, Leyland A., Matthews A. // Optimization of Nanostructured

Tribological Coatings, in: Nanostructured Coatings, New York: Springer,

2007.-p. 511-538.

73. Lawn B.R., Howes V.R. Elastic recovery at hardness indentations // Journal of Materials Science. - 1981. - v 16. - p. 2745-2752.

74. Sjostrom H., Stafstrom S., Boman M., Sundgren J.-E. Superhard and elastic carbon nitride thin films having fullerenelike microstructure // Physical Review Letters. - 1995. - v. 75. - no. 7. - p. 1336-1339.

75. Gago R, Abrasonis G, Jimenez I, Moller W, Growth mechanisms and structure of fullerenelike carbon-based thin films: superelastic materials for tribological applications. In: Kramer CN editor. Fullerene Research Advances, New York: Nova Science Publishers. - 2008. - p. 145-181.

76. Hultman L., Stafstrom S., Czigany Z., Neidhardt J., Hellgren N., Brunell I. F., Suenaga K., Colliex C. Cross-Linked Nano-onions of Carbon Nitride in the Solid Phase: Existence of a Novel C48N12 Aza-Fullerene // Physical Review Letters. - 2001. - v. 87. -no.22. - p. 225503-1-225503-4.

77. Brazhkin V. V., Solozhenko V.L., Bugakov V.l., Dub S. N., Kurakevych O.O., Kondrin M.V., Lyapin A. G. Bulk nanostructured carbon phases prepared from Ceo', approaching the «ideal» hardness // J. Phys.: Condens. Matter. - 2007. - no. 19. - p. 236209-1-236209-7.

78. Patterson J.R., Catledge S.A., Vohra Y.K. Nanoindentation and X-ray diffraction studies of pressure-induced amorphization in C70 fullerene // Applied Physics Letters. - 2000. - v. 77. - no. 6. - p. 851-853.

79. Alexandrou H.-J. Scheibe C. J. Kiely A. J. Papworth G. A. J. Amaratunga B. Schultrich, Carbon films with an sp2 network structure // Physical Review B. - 1999. — v. 60, no. 15.-p. 10903 - 10907.

80. Wang P., Wang X., Liu W., Zhang J. Growth and structure of hydrogenated carbon films containing fullerene-like structure // J. Phys. D: Appl. Phys. -

2008.-v. 41. - p. 1-7.

81. Wang Ch., Yang Sh., Wang Q., Wang Z. and Zhang J. The correlation between pentatomic and heptatomic carbon rings and stress of hydrogenated amorphous carbon films prepared by dc-pulse plasma chemical vapor deposition // Appl. Phys. Lett.- 2008. - v. 93. - 225709 (4pp).

82. Adachi K., Kato K. Tribology of Carbon Nitride Coatings, in: Tribology of Diamond-Like Carbon Films Fundamentals and Applications // Springer US, 2008.-p. 339-361.

83. Broitman E., Neidhardt J., Hultman L. Fullerene-like Carbon Nitride: A New Carbon-based Tribological Coating, in: Tribology of Diamond-Like Carbon Films Fundamentals and Applications, Donnet Ch. and Erdemir A., Eds., Springer US, 2008. - 620-653.

84. Talyzin A.V., Dubrovinsky L.S., Oden M., Jansson U. Superhard and superelastic films of polymeric C60 Diamond and Related Materials // 2001. -v. 10-p. 2044-2048.

85. Bannykh O. A., Tchernogorova O. P., Blinov V. M., et al. Formation of Diamond-Like Carbon Particles upon Hot Isostatic Pressing of Mixtures of Fullerites and Metallic Powders // Russian Metallurgy (Metally). - 2001. -no. 5. - p, 535-538.

86. Tchernogorova O.P., Drozdova E.I., Bannykh O.A., Blinov V.M., Korshunov L.G., Mel'nik N.N. Wear Resistance of Metallic Composites with Diamond-Like Carbon Particles // Russian Metallurgy (Metally). -2003.-no. 2. -p. 174-178.

87. Sundar C. S., Sahu P. Ch., Sastry V. S., Rao G. V. N., Sridharan V., Premila M., Bharathi A., Hariharan Y., Radhakrishnan T. S., Muthu D. V. S., Sood A. K. Pressure-induced polymerization of fullerenes: A comparative study of C60 and C70//Physical Review B. - 1996.-v. 53.-no. 13. - p. 8180-8183.

88. Samiullah, Spectroscopic Characterization Of Fullerenes In Polymeric State, Master's thesis, ISSN 1653-0187 / ISRN LTU-PB-EX-08/062-SE / NR 2008:062.

89. Snoke D.W., Raptis Y., Syassen K. Vibrational modes, optical excitations, and phase transition of C6o at high pressures // Physical Review B. - 1992. -v. 45.-p. 14419-14422.

90. Wagberg T., Soldatov A., Sundqvist B. Spectroscopic study of phase transformations between orthorhombic and tetragonal C60 polymers, Eur. Phys. J. - 2006. - v. 49. - p. 59-65.

91. Winter J., Kuzmany H., Soldatov A., Persson P-A., Jacobsson P., Sundqvist B. Charge transfer in alkali-metal-doped polymeric fullerenes // Physical ReviewB. - 1996. -v. 54.-no. 24.-p. 17486-17492 .

92. Davydov V.A., Kashevarova L.S., Rakhmanina A.V. Tetragonal polymerized phase of C60 // Physical Review B. - 1998. - v. 5. - no. 22. -14786-14790.

93. Davydov V.A., Rakhmanina A.V., Boudou J.-P., Thorel A., Allouchi H., Agafonov V. Nanosized carbon forms in the processes of pressure-temperature-induced transformations of hydrocarbons // Carbon. - 2006. - v. 44.- p. 2015-2020.

94. J. Schwan, S. Ulrich, V. Batori, and H. Ehrhardt Raman spectroscopy on amorphous carbon films // Journal of Applied Physics. - 1996. - v. 80. - no. 1. - pp.440-447.

95. Milani P., Ferretti M., Piseri P., Bottani C.E., Ferrari A., Bassi A.Li, Guizzetti G., Patrini M. Synthesis and characterization of cluster-assembled carbon thin films // Journal of Applied Physics. - 1997. - v. 82. - no. 11.-p. 5793-5798.

96. G. Benedek, P. Milani and V.G. Ralchenko. Nanostructured carbon for advanced application // Carbon nanomaterials II Matematics, Phisics and Chemictry, Vol. 24.

97. Ferrari A.C.; Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon // Physical Review B. - 2000. - v. 61. - no. 20. - p. 14095-14107.

98. Hardwick L.J., Marcineka M., Beer L., Kerr J. В., Kostecki R. An investigation of the effect of graphite degradation on the irreversible capacity in lithium-ion cells // J. Electrochem. Soc. - 2008. - v. 155. - p. A442-A447

99. Pfeiffer R., Kuzmany H., Salk N., Günther В. Evidence for transpolyacetylene in nanocrystalline diamond films from H-D isotropic substitution experiments // Appl. Phys. Lett - 2003. - v. 82. - p. 4149— 4150.

100. Kuzmany H., Pfeiffer R., Salk N., Günther В. The mystery of the 1140 cm-1 Raman line in nanocrystalline diamond films // Carbon. - 2004. - v. 42. -p. 911—917.

101. Ferrari A.C., Robertson J. Origin of the 1150-cm"1 Raman mode in nanocrystalline diamond // Physical Review B. - 2001. - v. 63. - p. 1214051-121405-4.

102. Стрельницкий B.E., Аксенов И.И., Васильев B.B., Воеводин A.A., Дж. Джонс Г., Забински Дж. С. Исследование пленок алмазоподобного углерода и соединений углерода с азотом, синтезированных вакуумно-дуговым методом // Физическая инженерия поверхности. - 2005, т. 3, № 1-2.-с. 43-53.

103. Ferrari А. С., Robertson J. Interpretation of Raman spectra of disordered and amorphous carbon // Physical Review B. - 2000. - v. 61. - no. 20. - p. 14095-14107.

V

104. Tamuleviius S., Augulis L., Meskinis S., Grigaliunas V. Mechanical properties of carbon thin films. NATO Science Series, 1, v. 152, Frontiers of Multifunctional Integrated Nanosystems, Part IV. - 2005. - p. 185-196.

105. Robertson J. Diamond-like amorphous carbon // Materials Science and Engineering R. - 2002. - v. 37. - p. 129-281.

106. Catledge S.A., Vohra Y.K. Effect of nitrogen addition on the microstructure and mechanical properties of diamond films grown using

high-methane concentrations // Journal of Applied Physics. - 1999. - v. 86. -no. 1.-p. 698-700.

107. Karmenyan A., Perevedentseva E., Chiou A., Cheng C.-L. Positioning of Carbon nanostructures on metal surfaces using laser acceleration and the Raman analyses of the patterns // Journal of Physics: Conference Series. -2007.-v. 61.-p. 513-517.

108. Milani P., Ferretti M., Piseri P. Synthesis and characterization of cluster-assembled carbon thin films // Journal of Applied Physics. - 1997. - v. 82. -no. 11.-p. 5793-5798.

109. A. R. Ubbelohde and F. A. Lewis, Graphite and Its Crystal Compounds Oxford, Clarendon Press, 1960.

110. Blank V. D., Denisov V. N., Ivlev A. N., Mavrin B. N., Serebryanaya N. R., Dubitsky G. A., Sulyanov S. N., Popov M. Yu., Lvova N. A., Buga S. G., Kremkova G. N. Hard disordered phases produced at high-pressure-high-temperature treatment of C60 // Carbon. - 1998. - v. 36. - no. 9. - p. 1263-1267.

111. Салтыков C.A. Стереометрическая металлография, M. Металлургия, 1976, 271 с.

112. Tuinstra F.; Koenig J.L. Raman Spectrum of Graphite // Journal of Chemical Physics. - 1970. - v. 53. - p. 1126-1130.

113. Yan Z., Barron A.R. Characterization of graphene by Raman spectroscopy // 2010. - http://cnx.org/content/m34667/L2/

114. Шелехов E.B., Свиридова T.A. Программы для рентгеновского анализа поликристаллов // МиТОМ. - 2000. - №8. - с. 16-19.