Морфология и генеалогия структурных дефектов в вакуумных ионно-плазменных покрытиях
Автор: Кудряков О.В., Варавка Н.В., Забияка И.Ю., Ядрец Э.А., Караваев П.В.
Журнал: Вестник Донского государственного технического университета @vestnik-donstu
Рубрика: Машиностроение и машиноведение
Статья в выпуске: 3 т.20, 2020 года.
Бесплатный доступ
Введение. В качестве основной цели исследования выбрана систематизация и анализ структурных дефектов вакуумных ионно-плазменных покрытий, на основе которых в работе предложены их классификационные принципы. Ещё одной важной частью работы является экспериментальное изучение одного из специфических дефектов покрытий, который авторами предложено назвать «дефектом субструктурного происхождения». Материалы и методы. В качестве объекта исследований использованы PVD-покрытия различных нитридных и металлических систем толщиной 1,5-9,0 мкм. Покрытия наносили в вакуумных установках с использованием дуговых и магнетронных испарителей. Результаты исследований получены методами электронной микроскопии высокого разрешения, энергодисперсионного анализа и индентирования.Результаты исследования. В качестве результатов исследования представлены различные виды дефектов ионно-вакуумных покрытий, к которым отнесены нарушения сплошности, деформация кристаллитов, структурные неоднородности. Обоснованы принципы их систематизации. Предложено классифицировать дефекты на капельные, субструктурные и дефекты роста (в зависимости от причин их зарождения), а также на регулярные и стохастические (в зависимости от их распределения в объеме покрытия). Особое место в работе отведено изучению «субструктурных дефектов», отнесенных авторами к типу стохастических. Эти дефекты микрометрических размеров имеют форму цилиндра с конической «головкой». Их главная ось ориентирована перпендикулярно поверхности покрытия. Они имеют особенность экструдироваться (отторгаться) покрытием. В статье обоснован дислокационный механизм их зарождения и геликоидный принцип роста.Обсуждение и заключения. Резюмируется вывод о том, что предложенная систематизация дефектов ионноплазменных покрытий имеет характер промежуточного результата исследований в этом научном направлении. При этом субструктурные дефекты не оказывают фатального влияния на структуру и свойства покрытия в силу малости своих размеров
Металлокерамические покрытия, вакуумное ионно-плазменное осаждение, микроструктура, дефекты структуры, растровая электронная микроскопия
Короткий адрес: https://sciup.org/142225502
IDR: 142225502 | DOI: 10.23947/2687-1653-2020-20-3-269-279
Список литературы Морфология и генеалогия структурных дефектов в вакуумных ионно-плазменных покрытиях
- Varavka, V. N. Multilayered Nanocomposite Coatings for Anti-Erosive Protection. Chapter 5. In book: Piezoelectrics and Nanomaterials: Fundamentals, Developments and Applications; Ivan A. Parinov (ed.) / V. N. Varavka, O. V. Kudryakov, A. V. Ryzhenkov. - Nova Science Publishers, NY, USA, 2015. - P. 105-132
- Kudryakov, O. V. Structure and properties of multilayered nanocomposite coatings / O. V. Kudryakov, V. N. Varavka, I.Yu. Zabiyaka// Int. J. Res. - 2016. - Vol. 46, no. 4 (2). - P. 117-120.
- Varavka, V. N. Conditions and mechanisms of the defects formation in vacuum ion-plasma coatings / V. N. Varavka, O. V. Kudryakov, I. Yu. Zabiyaka// IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. - 2019. - Vol. 680 - P. 012021. DOI: 10.1088/1757-899X/680/1/012021
- Наноструктурные покрытия: сборник; пер. с англ. / под ред. А. Кавалейро, Д. де Хоссона. - Москва: Техносфера, 2011. - 752 с.
- Freund, L. B. Thin film materials: stress, defect formation and surface evolution / L. B. Freund., S. Suresh. - Cambridge University Press: Boston, 2003. - 750 p.
- Cleland, A. N. Foundations of Nanomechanics / A. N. Cleland. - Springer-Verlag: Berlin, Heidelberg, New York, 2003. - 436 p.
- Сапунов, С. Ю. Строение и свойства никель-цинкового покрытия на стали / С. Ю. Сапунов, О. В. Кудряков, Н. И. Фартушный // Сталь. - 2003. - № 11. - С. 94-96.
- Вакуумная ионно-плазменная обработка / А. А. Ильин, В. В. Плихунов, Л. М. Петров, В. С. Спектор. - Москва: ИНФРА-М, 2014. - 160 с.
- Burton, W. K. The growth of crystals and the equilibrium structure of their surfaces / W. K. Burton, N. Cabrera, F. C. Frank // Phil. Trans. R. Soc. Lond. - 1951. - A 243. - P. 299-358.
- Чернов, А. А. Процессы кристаллизации: Т. 3 Современная кристаллография / Чернов А. А; под ред. Б. К. Вайнштейна. - Москва: Наука, 1980. - 408 с.
- Кудряков, О. В. Структурный критерий коррозионной стойкости "белых слоев" / О. В. Кудряков, В. Н. Пустовойт // Материаловедение. - 1998. - № 7. - С. 33-40.
- Кудряков, О. В. Феноменология мартенситного превращения и структуры стали / О. В. Кудряков, В. Н. Варавка. - Ростов-на-Дону: Издательский центр ДГТУ, 2004. - 200 с.
- Формирование дислокационной спирали на грани (010) кристалла бифталата калия (БФК) / Л. Н. Рашкович, Е. В. Петрова, О. А. Шустин, Т. Г. Черневич // Физика твердого тела. - 2003. - Т. 45, № 2. - С. 377-383.
- Ester, G. R. The relationship between crystal growth and defect structure: a study of potassium hydrogen phthalate using x-ray topography and atomic force microscopy / G. R. Ester, R. Price, P. J. Halfpenny // JOP: Applied Physics. - 1999. - Vol. 32, no. 10A. - P. 128-133.
- Ester, G. R. Observation of two-dimensional nucleation on the {010} face of potassium hydrogen phthalate (KAP) crystals using ex situ atomic force microscopy / G. R. Ester, P. J. Halfpenny // J. Cryst. Growth. - 1998. - Vol. 187, no. 1. - P. 111-117.
- Murugakoothan, P. Habit modification of potassium acid phthalate (KAP) single crystals by impurities / P. Murugakoothan, R. M. Kumar, P. M.// J. Cryst. Growth. - 1999. - Vol. 207, no. 4. - P. 325-329.
