автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.13, диссертация на тему:Исследование и разработка лазерной технологии формирования многофункциональных нано-структурированных покрытий для бытовой техники

На правах рукописи

МАЦНЕВ НИКОЛАЙ ПЕТРОВИЧ

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАНО-СТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ

Специальность 05.02.13 - Машины, агрегаты и процессы (коммунальное хозяйство и бытовое обслуживание)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва 2005

Работа выполнена в Московском государственном университете сервиса и Московском инженерно-физическом институте (государственном университете).

Научные руководителя: доктор физико-математических наук,

профессор Фоминский Вячеслав Юрьевич

кандидат технических наук, доцент Пашковский Игорь Эдуардович

Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор Лауреат премии Правительства РФ

в области науки и техники Пузряков Анатолий Филиппович

Кандидат технических наук, доцент Лауреат премии Правительства РФ

в области науки и техники Буткевич Михаил Николаевич

Ведущая организация: Центр научных исследований

Защита состоится « 19 » мая 2005 года в 13.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.150.05 в Московском государственном университете сервиса по адресу: Московская обл., Пушкинский р-н, п. Черкизово, ул. Главная, 99, ауд. 1207.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУС.

Автореферат разослан « 19 » апреля 2005 г.

и информации в сфере бытовых услуг Института региональных экономических исследований

ертациониого совета

Пашковский Н.Э.

ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. В настоящее время высокие технологии все активнее внедряются в различные сферы жизнедеятельности человека, в том числе в производство бытовых машин и приборов. Это приводит к существенному усложнению конструкции отдельных узлов бытовой техники и повышению требований к технологии их изготовления и ремонта. Одним из перспективных способов повышения ресурса ответственных узлов является нанесение покрытий, существенно изменяющих свойства рабочих поверхности деталей. Среди наиболее известных и получивших широкое развитие методов формирования покрытий следует выделить газотермическое напыление в различных модификациях. Общие требования к поверхности обрабатываемого материала (детали, изделия), применяемым материалам и покрытиям устанавливаются по ГОСТ 28844-90. Эти методы разрабатываются уже более 10 лет и к настоящему времени достаточно хорошо исследованы с точки зрения особенностей структурообразования формируемых покрытий и их эксплуатационных свойств.

Интенсивное импульсное лазерное излучение обладает уникальными свойствами по испарению и ионизации самых различных материалов. Ла-зерно-инициированный плазменно-паровой поток (факел) распространяется с достаточно высокой скоростью от облучаемой мишени и может быть использован для формирования покрытий из самых различных материалов. Газодинамическое ускорение факела сопровождается кулоновским взаимодействием частиц, которое вызывает дополнительное ускорение ионной компоненты. В результате энергетический спектр осаждаемых частиц (ионов и атомов) распространяется в широком интервале от 0,1 до 100 эВ.

Использование лазерного излучения открывает возможности формирования принципиально новых нано-структурированных покрытий, которые сложно создать традиционными методами напыления. Лазерная тех-

нология представляет особый интерес для техники сервиса, так как отличается экологической чистотой и универсальностью. Однако к настоящему времени особенности лазерного напыления покрытий, существенно улучшающих эксплуатационные свойства деталей и представляющие интерес для техники сервиса, мало изучены. Поэтому исследования, проведенные в работе, являются актуальными.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является исследование особенностей формирования покрытий при импульсном лазерном осаждении и изучение эксплуатационных свойств таких покрытий.

Для достижения цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

• проведен выбор и теоретическое обоснование структурно-фазового состава новых слоистых и композитных покрытий, перспективных для машин и оборудования сервиса,

• разработаны лазерные технологические процессы и экспериментальное оборудование для осаждения покрытий,

• экспериментально исследованы микро- и нано-структурные характеристики сформированных покрытий и установлены их зависимости от режимов лазерного осаждения,

• изучены трибологические свойства сформированных покрытий, экспериментально определены их оптимальные структурно-фазовые характеристики,

• разработаны рекомендации по применению лазерной технологии для формирования покрытий на рабочих поверхностях деталей бытовой техники.

Научная новизна работы заключается в следующем: - проведено научное обоснование оптимального структурного и фазового состава слоистых и композитных покрытий на основе различных модификаций углерода и дихалькогенидов переходных металлов (ДПМ),

- экспериментально установлены особенности формирования микро- и наноструктуры покрытий из твердого углерода и ДПМ-материалов при конденсации лазерной плазмы,

- экспериментально изучены особенности и разработана модель формирования химического состава ДПМ-покрытий при варьировании лазерного флюенса и давления буферного газа.

- изучены особенности трибо-индуцированных изменений в покрытиях на основе различных модификаций углерода и ДПМ-материалов.

Практическая ценность работы состоит в улучшении эксплуатационных характеристик деталей бытовых машин на основе проведения экспериментальных исследований по формированию покрытий нового типа с применением перспективной методики импульсного лазерного осаждения. Получены новые данные о трибологических свойствах покрытий на основе различных модификаций углерода и твердосмазочного компонента ('ДПМ-материалов). Установлены зависимости эксплуатационных свойств покрытий от их структурно-фазового состава и технологических режимов лазерного осаждения. Определены оптимальные параметры композитных покрытий, обеспечивающие низкий коэффициент трения и высокую износостойкость. Проведена оценка перспектив применения лазерной технологии для модифицирования поверхности деталей в ответственных узлах бытовой техники.

На защиту выносятся:

1. Результаты экспериментальных исследований и теоретические модели формирования химического, структурного и фазового состава многослойных и композитных покрытий на основе твердого углерода и ДПМ-материалов при лазерном осаждении.

2. Результаты экспериментальных исследований эксплуатационных свойств (интенсивности изнашивания, коэффициента трения) многослойных и композитных покрытий на основе твердого углерода и ДПМ-

материалов, сформированных импульсным лазерным осаждением при варьировании технологических режимов.

3. Результаты экспериментальных исследований и модели трибо-индуцированных изменений в слоистых и композитных покрытиях на основе твердого углерода и ДПМ-материалов, подвергнутых испытанию в жестких условиях - на воздухе при отсутствии смазочного материала.

4. Практические рекомендации по выбору архитектуры, структурно-фазового состава и режимов лазерного осаждения покрытий на основе твердого углерода и ДПМ-материалов, обеспечивающих наилучшие эксплуатационные свойства.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научных конференциях МИФИ в 2000 - 2004 гг., Международных конференциях «Наука - индустрии сервиса» (МГУС, 2001, 2002 гг.), Международных конференциях «Индустрия сервиса в XXI веке» (МГУС, 2001, 2002 гг.), V Межвузовской научно-практической конференции «Информационные технологии XXI века» (МГУС, 2004 г.).

Основное содержание диссертации отражено в 3 статьях в научных журналах, 4 статьях в сборниках научных статей, 5 тезисах докладов научных конференций.

Объем и структура. Работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложения.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, формулируются цели и задачи диссертационной работы, перечисляются методы исследований, указывается научная новизна и практическая значимость работы, приводятся основные сведения о структуре работы.

В первой главе диссертации проведен анализ бытовых машин, используемых в домашних условиях и на сервисных предприятиях: анализ условий

эксплуатации и причин выхода из строя узлов бытовых машин и технологического оборудования предприятий бытового обслуживания и коммунального хозяйства. Анализ показал, что основная причина связана с изнашиванием подвижных частей механизмов. Проведенный анализ позволил провести классификацию быстроизнашивающихся узлов и деталей бытовых машин, установить марки (химический состав) конструкционных материалов, используемых для их изготовления, диапазоны скоростей и передаваемых усилий.

Рассмотрены современные представления о фрикционном разрушении рабочих поверхностей и сделаны выводы о возможности улучшения эксплуатационных характеристик деталей бытовых машин технологическими методами, в том числе за счет формирования многофункциональных покрытий. Рассмотрены современные технологические методы повышения срока службы деталей машин, дана оценка их применимости и определены наиболее перспективные методы формирования защитных покрытий на рабочих поверхностях деталей бытовых машин.

Проведен анализ современных литературных данных по эксплуатационным свойствам перспективных покрытий, формируемых традиционными плазменными методами напыления. Изучены основные механические и эксплуатационные характеристики слоистых и композитных покрытий, которые достаточно легко реализуются при использовании традиционных методов осаждения. Выявлена комбинация материалов, которая представляет особый практический интерес с точки зрения создания покрытий с улучшенными свойствами Согласно проведенному анализу наибольший научный и практический интерес может представлять комбинация из твердой модификации углерода (а-С) и твердых смазок на основе дисульфида молибдена.

Выявлены основные преимущества методики импульсного лазерного осаждения по сравнению с традиционными газотермическими методами напыления. Эти преимущества заключаются в универсальности методики с точки зрения получения паро-плазменных потоков из самых различных

материалов, в экологической чистоте лазерно-инициированных процессов, возможности гибкого варьирования режимов осаждения и формирования нано-композитных покрытий.

Особое внимание в данной главе уделено анализу современных теоретических подходов к разработке архитектуры слоистых и композитных покрытий. На основе применения теоретических моделей сформулированы требования к нано-структурированным покрытиям из твердого углерода и твердых смазок, которые предполагалось сформировать экспериментально. Анализ теоретических моделей показал, что для построения правильного прогноза трибомеханических свойств необходима достоверная информация о свойствах компонентов выбранного композитного покрытия. На современном этапе исследований по изучению композиции из твердого углерода и ДПМ-материалов необходимо провести всесторонние экспериментальные исследования особенностей структурообразования и трибомеха-нических свойств этих материалов при импульсном лазерном осаждении.

Во второй главе диссертации рассмотрены основные технические характеристики экспериментальной установки для импульсного лазерного осаждения покрытий. Принципиальная схема установки представлена на рис.1. Осаждение проводилось в вакууме при давлении остаточных газов менее 10-4 Па или в атмосфере инертного газа (аргона). Давление газа варьировалось в диапазоне 0,1-10 Па. Автоматическое перемещение мишени под лазерным лучом исключало образование кратеров и обеспечивало формирование стабильного во времени потока осаждаемых частиц. Использовалась лазерная система ЛТИ- 411. Энергия излучения в импульсе на длине волны 1,064 мкм достигала 200 мДж, частота следования импульсов - до 50 Гц. Диаметр светового пучка составлял 6 мм. Длительность лазерного импульса не превышала 15 нс.

Лазерные мишени были изготовлены из чистых материалов: утлерода, дисульфидов и диселенидов молибдена и вольфрама. Для формирования слоистых и композитных покрытий создавалась мозаичная мишень, состоящая из отдельных пластин чистых материалов.

о

Tvrt

ш

Pi Г-

-S

9

Рис. 1. Принципиальная схема экспериментальной установки для импульсного лазерного осаждения покрытий: 1 - лазер, 2 - элементы оптической системы, 3 - мишень, 4 - подложка для осаждения, 5, 6 - детектор ионов, 7 - фотодиод, 8 - осциллограф, 9 - подложка для переосаждения, 10 - вакуумная камера.

Для получения всесторонней информации о структуре и свойствах покрытий в работе использовался широкий комплекс методик: сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), рентгеновская дифрактометрия (РД), просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения и микродифракция (ПЭМ/МД), обратное резерфордовское рассеяние ионов гелия (ОРРИ), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС).

Трибоиспытания покрытий проводились по методике скольжения шарика по диску (boll-on-disk) с покрытием (рис.2). Диски изготавливались из стали марки 40X13 и подвергались механическому полированию. Для триботе-стов использовалась экспериментальная установка, разработанная в МГУС, а также трибометр (CSM Instruments). Испытания проводились на воздухе лабораторной влажности без смазки. Шарик диаметром 3 мм был изготовлен из подшипниковой стали ШХ 15. Нагрузка на шарик составляла 1-5 Н. Скорость

скольжения шарика не превышала 10 см/с. В процессе испытания проводилось измерение коэффициента трения. Треки, образующиеся на покрытии при испытаниях, исследовались методом спектроскопии комбинационного рассеяния (КР). По результатам измерений площади контактной зоны на шарике определялся коэффициент его износа К=У/(Ьр), где V - объем изношенного контртела, Ь - путь трения, р - давление в зоне контакта.

Рис.2. Фотография стальных дисков с углеродным покрытием, подвергнутых испытанию по методике «скольжения шарика по диску».

В третьей главе диссертации представлены результаты экспериментального исследования химического и структурно-фазового состава однослойных покрытий из ДПМ-материалов (MoSx, MoSex, WSex) и углерода. Установлено, что свойства лазерного факела от ДПМ-мишений существенно зависели от лазерного флюенса и давления буферного газа. Выявлено два сильно различающихся режима. Первый реализовался при низких лазерных флюенсах и соответствовал формированию узко направленного эрозионного факела и сильно неоднородному распределению элементов в зоне осаждения. Второй режим лазерного воздействия был обнаружен при достаточно высоких интенсивностях лазерного луча и вызывал практически изотропный разлет испаренного вещества.

Использование буферного газа позволило формировать пленки с составом близким к стехиометрическому на достаточно большой площади осаждения. Проведено компьютерное моделирование разлета и осаждения частиц лазерного факела по программе SRIM (Stopping and ranges of ions in

matter). Расчет энергетических потерь ионов в газе показал, что при давлении более 2 Па после прохождения ионами слоя газа толщиной 5 см энергетический интервал 0-500 эВ сужается до 0-100 эВ. В результате снижения кинетической энергии частиц существенно снижается эффективность ион-но-инициированного селективного распыления, вызывающего в обычных условиях существенные потери халькогена в покрытиях.

Согласно результатам РФЭС-анализа химическое взаимодействие между атомами металла и халькогена заметно усиливалось при использовании высокоэнергетических потоков частиц (высокий лазерный флюенс) и повышении до 250°С температуры подложки. В этих условиях химическое состояние атомов в покрытиях практически совпадало с тем, которое реализовалось при высокотемпературном химическом синтезе.

ПЭМ/МД и РД исследования показали, что структурообразование ДПМ-слоев и динамика их роста также зависели от лазерного флюенса и температуры подложки. Исследования очень тонких слоев MoSei (толщиной 20 - 40 нм) показали, что в случае осаждения при комнатной температуре формировалась аморфная структура, содержащая нано-размерные кристаллические включения молибдена. При повышении температуры до 250°С преимущественно формировалась нано-кристаллическая структура с базисной ориентацией. Размеры кристаллитов не превышали 30 нм (рис.3).

Увеличение толщины слоя приводило к развитию процессов рекристаллизации, в результате чего в нем появлялись кристаллиты с произвольной ориентацией базисных плоскостей. Расстояние между базисными плоскостями составляло примерно 0,7 нм. Лазерно-осажденные покрытия из MoSei проявляли повышенную склонность к формированию текстуро-ванных покрытий, в которых базисные плоскости ориентированы преимущественно параллельно поверхности. Рентгеновские исследования WSex-покрытий показали на высокую склонность этого материала к кристаллизации без выраженной текстуры.

(а) (б)

Рис.3. ПЭМ-изображения участков покрытия Мо8ех полученные

с различным увеличением. В объеме относительно крупных кристаллов (а) образовались нано-кристаллы, базисные плоскости которых ориентированы перпендикулярно поверхности пленки (б).

Проведены исследования по оптимизации условий лазерного осаждения углеродных покрытий с высокой концентрацией алмазных связей. В качестве параметров, определяющих структурное состояние углерода, использовались оптические характеристики слоев - ширина запрещенной зоны и коэффициент поглощения. Для формирования алмазоподобных слоев следовало использовать высокие лазерные флюенсы с плотностью мощности выше 5х1010 Вт/см2. В этом случае атомы углерода образовывали алмазные химические связи, т.е. связи через зр3 -гибридизацию. При меньших флюенсах формировались пленки с высоким содержанием графитных зр2- связей. Алмазоподобные пленки, осажденные при комнатной температуре подложки, обладали высокими прочностными характеристиками. На это указывали результаты скрайб-тестов с помощью алмазной пирамидки (рис.4).

Рис.4. Механические испытания лазерно-осажденных графитоподобных (а) и алмазоподобных (б) углеродных пленок на кремнии, проведенные методом скрайбирования алмазной пирамидкой.

В четвертой главе представлены результаты экспериментальных исследований по формированию слоистых и композитных ДПМ/а-С покрытий, изучению их структурно-фазовых и трибологических характеристик.

При формировании двухслойных покрытий на стальную подложку сначала осаждался слой твердого углерода, а затем ДПМ-покрытие достаточно большой толщины. В случае осаждения дисульфида молибдена структура покрытия сильно зависела от его толщины и в меньшей степени - от режимов лазерного облучения мишени. Удавалось формировать достаточно плотные МоБх-слои только с относительно небольшой толщиной до 0,3 мкм. При увеличении толщины МоБх-слоя формировались рыхлые покрытия (рис.5 а), на поверхности и в объеме которых накапливались сфероидные МоБх-частицы больших размеров — до I мкм в диаметре.

В случае осаждения WSeI-покрытий формировалась более плотная структура (рис.5 б), а влияние сфероидных частиц на морфологию оказалось не столь существенным. Покрытия, толщиной более 1,5 мкм обладали в объеме достаточно однородной структурой, хотя поверхность покрытия приобретала относительно развитый рельеф.

(а)

(б)

Рис.5. Характерная морфология покрытий Мо8х (а) и ^^ (б)

Трибоиспытания WSeI покрытия показали, что осажденное непосредственно на стальную подложку оно выдерживало не более 4х103 циклов (оборотов диска). В случае осаждения WSex-покрытия на стальную подложку с промежуточным слоем из алмазоподобного углерода отмечено существенное повышение времени истирания твердосмазочного слоя. Покрытие выдерживало более 2х104 циклов За это время коэффициент трения поднимался до значения 0,13, а затем уменьшался до 0,05 Явного разрушения покрытия за время испытания не было зафиксировано. При увеличении длительности испытания с 2х104 циклов до 3 х104 циклов коэффициент трения возрастал с 0,1 до 0,2.

Причиной такого эффекта в двухслойной системе может быть химическая и структурная совместимость компонентов, обуславливающие хорошее сцепление слоев и эффективное восстановление микро-разрушений твердосмазочного покрытия. На краю трека сохранялась тонкая пленка диселенида вольфрама. Лишь в отдельных местах обнаружены признаки зарождения микротрещин и следы отслаивания этой пленки от углеродного подслоя. Подслой из углерода практически не подвергался разрушению при трибоиспытаниях.

В работе были также созданы и исследованы многослойные покрытия, состоящие из 6 чередующихся слоев из твердого углерода и твердой смазки

различной толщины. Характер взаимодействия таких покрытий с контртелом зависел от толщины отдельных слоев, однако, в целом такая архитектура покрытий не обеспечивала высоких трибо-характеристик.

Наиболее высокие трибологические свойства обнаружены у композитных покрытий, сформированных совместным осаждением W, Se и С при комнатной температуре подложки. Покрытия обладали аморфной структурой, в которой выделялись WSex-включения нано-метровых размеров (10-20 нм). На рис.6 представлены характерные результаты испытаний композитных покрытий, сформированных при комнатной и повышенной температуре подложки

Число циклов

Число циклов

Рис.6. Зависимости коэффициента трения от числа циклов вращения диска, измеренные для W-Se-C покрытий: а - покрытие осаждалось при комнатной температуре, б-при 150°С

Покрытие, сформированное при комнатной температуре, выдерживало более 3 х 104 циклов (оборотов диска). Коэффициент трения при нагрузке 1 Н не превышал значения 0,15 и понижался в процессе испытаний. Увеличение нагрузки до 5 Н приводило к слабому повышению коэффициента трения до 0,16. Для сравнения следует отметить, что покрытие, состоящее только из алмазоподобного углерода, не выдерживало испытаний при нагрузке 5 Н.

РФЭС-исследования таких покрытий показали, что на поверхности атомы М химически связаны с атомами 8е и О. Наличие оксида вольфрама указывало на то, что на поверхности покрытия атомы М не достаточно эффективно образовывали химические связи с атомами 8е и С. После кратковременной ионной очистки в спектре вольфрама заметно возрастал сигнал, соответствующий химическому соединению М8е2. Эффективное образование химических связей М^е в объеме покрытия могло быть инициировано интенсивной бомбардировкой ускоренными частицами из лазерного факела (ионами, атомами, электронами).

Свойства покрытия, сформированного при повышенной температуре, оказались заметно хуже. Это покрытие начинало разрушаться после примерно 2,5х103 циклов. Значение коэффициента трения при этом достигало 0,24. Увеличение нагрузки на это покрытие при испытании приводило к еще большему повышению коэффициента трения - до 0,26. Заметный износ этого покрытия сопровождался также существенным износом контртела. В случае трения по покрытию, осажденному при комнатной температуре, коэффициент износа контртела был в 3 раза меньше.

Микроскопический анализ треков показал, что они обладали достаточно гладкой однородной поверхностью без признаков растрескивания или отслаивания покрытий. В треках шириной примерно 300 мкм наблюдались темные включения размером до 10 мкм. КР-спектры этих включений существенно отличались от спектров основной поверхности треков. Возник-

новение этих включений может быть обусловлено накоплением частичек износа, содержащих элементы покрытия и контртела. Этим объясняется сложная форма спектра, на котором присутствуют несколько линий, связанных, вероятно, с оксидами железа и вольфрама. Состояние углерода в частицах износа соответствовало графиту. Также присутствовала линия, соответствующая кристаллическому WSe2.

Таким образом, при совместном импульсном лазерном осаждении вольфрама, селена и углерода формировались композитные покрытия, состоящие из углеродной матрицы, наполненной нано-размерными включениями диселенида вольфрама. Структурное состояние углеродной матрицы являлось определяющим фактором трибоповедения композитного покрытия в условиях влажного воздуха. Наилучшими свойствами обладало покрытие с высоким содержанием алмазных связей.

В заключение четвертой главы представлены рекомендации по использованию лазерной напылительной технологии и создаваемых ею покрытий для модификации поверхностных слоев деталей с целью повышения срока службы бытовой техники. Приведены сведения об использовании предлагаемой технологии на МУП «Мытищинская теплосеть» и сервисном центре «Берингов пролив».

Результаты теоретических и экспериментальных исследований, приведенных в настоящей работе, вошли в соответствующие разделы учебных дисциплин: «Прогрессивные технологии в сервисе» и «Триботехника» для студентов специальности 230700 Сервис, используются при чтении лекций и проведении практических занятий.

Результаты исследований, приведенные в настоящей работе, могут быть использованы в различных бытовых машинах, приборах, технологическом оборудовании коммунального хозяйства и бытового обслуживания, а также в других отраслях хозяйства.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. Проведен анализ условий эксплуатации быстроизнашивающихся узлов и деталей бытовых машин, позволивший установить марки (химический состав) конструкционных материалов, используемых для их изготовления, диапазоны скоростей (0,1-40 м/с) и передаваемых усилий (0,2-10 кН).

2. Разработаны технологические процессы и лабораторное оборудование для импульсного лазерного осаждения слоистых и нано-композитных покрытий на основе твердосмазочных ДПМ-материалов и различных модификаций твердого углерода.

3. Экспериментальные исследования и компьютерное моделирование процессов лазерного осаждения показали, что химический состав ДПМ-покрытий зависит от совокупности факторов, включающих динамику разлета лазерного факела и его взаимодействие с газом и поверхностью покрытия. Выявлены режимы осаждения ДПМ-покрытий стехиометричес-кого состава.

4. Экспериментально установлены структурно-фазовые, химические, морфологические и топографические характеристики ДПМ-покрытий, формируемых импульсным лазерным осаждением в различных технологических условиях. Изучена динамика их роста при увеличении толщины от нескольких нанометров до нескольких микрометров.

5. Установлено, что характер структурообразования ДПМ-слоев зависит от природы твердосмазочного материала. MoSex-покрытия проявляют повышенную склонность к формированию турбостратной структуры с оптимальной текстуроой. WSex- слои не обладают выражен-ной текстурой, а в объеме покрытия доминирует нано-кристаллическая структура.

6. На основе экспериментальных исследований установлена зависимость структурного состояния углеродных пленок и их механических свойств от режимов импульсного лазерного осаждения из графитовой мишени. Определены оптимальные условия осаждения углеродных покрытий с высокими эксплуатационными свойствами.

7. Установлены трибологические свойства слоистых покрытий на основе ДПМ-материалов и твердого углерода. Формирование подслоя из алмазоподобной модификации углерода существенно улучшает эксплуатационные характеристики ДПМ-покрытий. Выявлен механизм трибоиндуци-рованных изменений в двухслойных и многослойных покрытиях.

8. На основе экспериментальных исследований установлена зависимость трибологических свойств нано-композитных покрытий на основе ДПМ-материалов и твердого углерода от структурного состояния аморфной углеродной матрицы. Показано, что покрытия на основе алмазоподобной матрицы с нано-размерными WSex- включениями по прочности и износостойкости превосходят чистые углеродные покрытия.

Основные результаты диссертации отражены в следующих публикациях:

1. Фоминский В.Ю., Романов Р.И., Мацнев Н.П. Антифрикционные свойства и трибоиндуцированные изменения двухслойного покрытия Мо-Sex(Ni)/a-C / Сб. трудов «Научная сессия ММФИ-2000». Т.4. С. 130-131.

2. Романов Р.И., Мацнев Н.П., Фоминский В.Ю. Антифрикционные свойства покрытия MoSex(Ni)/DLC/ Сб. научных трудов «Техника и технология сервиса»/ Под ред. Н.А. Феоктистова. - М.: МГУ С, 2001. С.28-31.

3. Фоминский В.Ю., Смирнов А.Л., Мацнев Н.П. Разлет лазерного факела и осаждение пленок MoSx в буферном газе/ Сб. трудов «Научная сессия МИФИ-2001». Т.4. С.175-176.

4. Фоминский В.Ю., Душин В.К., Костычев И.В., Мацнев Н.П. Разработка схемы импульсного ускорения ионов лазерного факела, применяемого для ионно-ассистированного осаждения покрытий/ Тезисы докладов VI Междун. конф. «Наука-сервису».- М.: МГТС, 2001.4,1. С.46.

5. Костычев И.В., Мацнев Н.П., Фоминский В.Ю. Усовершенствование метода импульсного лазерного осаждения для формирования покрытий с улучшенными свойствами. Сборник научных трудов 3 Междун. конф. «Индустрия сервиса в XXI веке». - М: МГТС, 2001. (Материалы

секции «Современная бытовая техника, управляющие системы и телекоммуникации», с.56-57).

6. Костычев И.В., Фоминский В.Ю., Душин В.К., Мацнев Н.П.. Оптимизация параметров высоковольтной системы для установки импульсного лазерного осаждения покрытий. Материалы VII Междун. Научно-практической конф. «Наука - индустрии сервиса». - М.: МГУС, 2002. С.22-23.

7. Кошманов В.Е., Мацнев Н.П., Фоминский В.Ю. Особенности импульсного лазерного осаждения тонкопленочных структур в импульсных электрических полях/ Сб. трудов «Научная сессия МИФИ-2004». Т.4.С.170-173.

8. Мацнев Н.П. Об особенностях применения новой методики ионной имплантации из абляционной лазерной плазмы в технологии микроэлектроники. Материалы V Межвузовской научно-практической конференции «Информационные технологии XXI века». - М: МГУС, 2004. С.216-218.

9. Мацнев Н.П., Смирнов А.Л. Компьютерный мониторинг пучковой технологии осаждения нано-структурированных покрытий/ IX научно-практическая конф. «Наука-сервису». Материалы секции «Информационные системы». - М.: МГУС, 2004. С.28-30.

10. Романов Р.И., Фоминский В.Ю., Баскаков Д.Е., Мацнев Н.П., Шарфф В. Триботехнические свойства нанокомпозитных М^е-С покрытий на стали при испытании на воздухе // Трение и износ. 2004. Т.25. №1, С.57-62.

11. Фоминский В.Ю., Романов Р.И., Смирнов А.Л., Мацнев Н.П. Структу-рообразование и трибологические свойства покрытий Мо8ех, формируемых импульсным лазерным осаждением// Перспективные материалы. 2004. №6. С.70-77.

12. Мацнев Н.П., Хороманская А.В., Пашковский Н.Э., Фоминский В.Ю. Структурные особенности и триботехнические характеристики алма-зоподобных покрытий, формируемых импульсным лазерным осаждением // Теоретические и прикладные проблемы сервиса, 2004. № 3(12). С. 7-12.

Мяцнев Николай Петрович

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ЛАЗЕРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ НАНО-СТРУКТУРИРОВАННЫХ ПОКРЫТИЙ ДЛЯ БЫТОВОЙ ТЕХНИКИ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Отпечатано с оригинал-макета автора

Лицензия ИД № 04205 от 06.03.2001 г.

Сдано в производство 15.04.2005 г. Тираж 100

Формат 60x84/16 Объем 13 п.л. Изд. № Заказ № НЬ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Московский государственный университет сервиса» (ГОУВПО «МГУС») 141221, Московская обл., Пушкинский р-н, пос. Черкизово, ул. Главная, 99

05~-04- OS. О в

19 mm

Введение.

Глава I. Анализ условий функционирования узлов трения в бытовых машинах и приборах. Формулировка требований к защитным покрытиям. (Обзор литературы. Постановка задачи исследований.).

1.1. Анализ условий эксплуатации и причин выхода из строя узлов бытовых машин и технологического оборудования предприятий бытового обслуживания и коммунального хозяйства.

1.2. Механизм фрикционного разрушения рабочих поверхностей.

1.3. Оценка применимости технологических методов повышения срока службы деталей бытовых машин и оборудования коммунального хозяйства.

1. 4. Анализ современных и перспективных материалов для покрытий.

1.5. Прогнозный анализ оптимальной архитектуры слоистых и композитных покрытий на основе АПП и ДПМ-материалов.

Глава II. Методика импульсного лазерного осаждения наноструктурированных покрытий и методы их исследования.

2.1 .Установка для импульсного лазерного осаждения покрытий.

2.2.Технологические режимы импульсного лазерного осаждения покрытий.

2.3 Методы структурно-фазового анализа сформированных покрытий.

Глава III. Химические и структурно-фазовые характеристики лазерно-осажденных покрытий из дихалькогенидов переходных металлов и углерода.

3.1. Химический состав ДПМ покрытий при импульсном лазерном осаждении.

3.1.1. Зависимость стехиометрического состава покрытий от лазерного флюенса и давления буферного газа.

3.1.2. Исследование и измерение концентрации микропримесей в покрытиях.

3.1.3. Химическое состояние атомов в покрытиях

3.2. Структурно-фазовое состояние лазерно-осажденных покрытий из ДПМ материалов.

3.2.1. Микро- и нано-структурные особенности покрытий.

3.2.2. Текстура лазерно-осажденных покрытий.

3.3. Структурное состояние покрытий из углерода.

Глава IV. Структура и трибологические свойства слоистых и композитных покрытий на основе ДПМ материалов и углерода.

4.1. Лазерное осаждение слоистых ДПМ/а-С покрытий.

4.1.1.Морфология ДПМ-слоев и топография поверхности.

4.1.2. Химическое состояние элементов на границе МДП и а-С слоев.

4.1.3.Трибологические свойства двухслойных ДПМ/а-С покрытий.

4.1.4. Формирование многослойных ДПМ/а-С покрытий и исследование их трибологических свойств.

4.2. Лазерное осаждение нано-композитных покрытий.

4.2.1. Химическое и структурное состояние нано-композитных покрытий.

4.2.2. Трибологические свойства нано-композитных покрытий.

Одной из основных задач в коммунальном хозяйстве и бытовом обслуживании на современном этапе наряду с обеспечением высокого качества оказания

• услуг является повышение качества и надежности машин и агрегатов, что может быть достигнуто при использовании высоких технологий на финишных операциях изготовления деталей бытовых машин и технологического оборудования предприятий сервиса.

Диссертация посвящена разработке лазерной технологии формирования мнонефункциональных нано-структурированных покрытий для бытовой техники.

Исследования и разработки, представленные в диссертации, выполнены на кафедре «Общая и прикладная физика» Московского государственного университета сервиса и в лаборатории «Модифицирование материалов лазерным и ионным излучением» Московского инженерно-физического института (государственного университета).

Актуальность проблемы.

В настоящее время высокие технологии все активнее внедряются в различные сферы жизнедеятельности человека, в том числе в производство бытовых машин и приборов. Это приводит к существенному усложнению конструкции отдельных узлов бытовой техники и повышению требований к технологии их изготовления и ремонта. Одним из перспективных способов повышения ресурса ответственных узлов является нанесение покрытий, существенно изменяющих свойства рабочих поверхности деталей. Среди наиболее известных и получивших широкое развитие методов формирования покрытий следует выделить газотермиче

• ское напыление в различных модификациях. Общие требования к поверхности обрабатываемого материала (детали, изделия), применяемым материалам и покрытиям устанавливаются по ГОСТ 28844-90. Эти методы разрабатываются уже более 10 лет и к настоящему времени достаточно хорошо исследованы с точки зрения особенностей структурообразования формируемых покрытий и их эксплуатационных свойств.

Интенсивное импульсное лазерное излучение обладает уникальными свойствами по испарению и ионизации самых различных материалов. Лазерно-инициированный плазменно-паровой поток (факел) распространяется с достаточно высокой скоростью от облучаемой мишени и может быть использован для формирования покрытий из самых различных материалов. Газодинамическое ускорение факела сопровождается кулоновским взаимодействием частиц, которое вызывает дополнительное ускорение ионной компоненты. В результате энергетический спектр осаждаемых частиц (ионов и атомов) распространяется в широком интервале от 0,1 до 100 эВ.

Использование лазерного излучения открывает возможности формирования принципиально новых нано-структурированных покрытий, которые сложно создать традиционными методами напыления. Лазерная технология представляет особый интерес для техники сервиса, так как отличается экологической чистотой и универсальностью. Однако к настоящему времени особенности лазерного напыления покрытий, существенно улучшающих эксплуатационные свойства деталей и представляющие интерес для техники сервиса, мало изучены. Поэтому исследования, проведенные в работе, являются актуальными.

Цель и задачи исследования. Целью диссертационной работы является исследование особенностей формирования покрытий при импульсном лазерном осаждении и изучение эксплуатационных свойств таких покрытий.

Для достижения цели в работе были поставлены и решены следующие задачи:

• проведен выбор и теоретическое обоснование структурно-фазового состава новых слоистых и композитных покрытий, перспективных для машин и оборудования сервиса,

• разработаны лазерные технологические процессы и экспериментальное оборудование для осаждения покрытий,

• экспериментально исследованы микро- и нано-структурные характеристики сформированных покрытий и установлены их зависимости от режимов лазерного осаждения,

• изучены трибологические свойства сформированных покрытий, экспериментально определены их оптимальные структурно-фазовые характеристики,

• разработаны рекомендации по применению лазерной технологии для формирования покрытий на рабочих поверхностях деталей бытовой техники.

Методы исследований. Поставленные задачи решались теоретическими и экспериментальными методами с учетом современных представлений о процессах взаимодействия материалов в зоне фрикционного контакта. Лабораторные испытания проводились на приборах, позволяющих с высокой точностью измерять и непрерывно записывать исследуемые параметры. Для получения всесторонней информации о структуре и свойствах покрытий в работе использовался широкий комплекс методик: сканирующая электронная микроскопия (СЭМ), рентгеновская дифрактометрия (РД), просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения и микродифракция (ПЭМ/МД), обратное резерфордовское рассеяние ионов гелия (ОРРИ), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС), спектроскопия комбинационного рассеяния (КР).

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

- проведено научное обоснование оптимального структурного и фазового состава слоистых и композитных покрытий на основе различных модификаций углерода и дихалькогенидов переходных металлов (ДПМ),

- экспериментально установлены особенности формирования микро- и наноструктуры покрытий из твердого углерода и ДПМ-материалов при конденсации лазерной плазмы,

- экспериментально изучены особенности и разработана модель формирования химического состава ДПМ-покрытий при варьировании лазерного флюенса и давления буферного газа,

- изучены особенности трибо-индуцированных изменений в покрытиях на основе различных модификаций углерода и ДПМ-материалов.

Практическая ценность работы состоит в улучшении эксплуатационных характеристик деталей бытовых машин на основе проведения экспериментальных исследований по формированию покрытий нового типа с применением перепективной методики импульсного лазерного осаждения. Получены новые данные о трибологических свойствах покрытий на основе различных модификаций углерода и твердосмазочного компонента (ДПМ-материалов). Установлены зависимости эксплуатационных свойств покрытий от их структурно-фазового состава и технологических режимов лазерного осаждения. Определены оптимальные параметры композитных покрытий, обеспечивающие низкий коэффициент трения и высокую износостойкость. Проведена оценка перспектив применения лазерной технологии для модифицирования поверхности деталей в ответственных узлах бытовой техники.

Достоверность полученных результатов подтверждается применением основных положений фундаментальных научных направлений, использованием современных методов и контрольно-измерительной аппаратуры, приборов для исследования структуры и химического состава поверхностных слоев металлических деталей, практической реализацией разработанной лазерной технологии формирования многофункциональных нано-структурированных покрытий.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на научных конференциях МИФИ в 2000 — 2004 гг., Международных конференциях «Наука — индустрии сервиса» (МГУС, 2001, 2002 гг.), Международных конференциях «Индустрия сервиса в XXI веке» (МГУС, 2001, 2002 гг.), V Межвузовской научно-практической конференции «Информационные технологии XXI века» (МГУС, 2004 г.).

Основные положения, выводы и рекомендации, которые выносятся на защиту:

1. Результаты экспериментальных исследований и теоретические модели формирования химического, структурного и фазового состава многослойных и композитных покрытий на основе твердого углерода и ДПМ-материалов при лазерном осаждении.

2. Результаты экспериментальных исследований эксплуатационных свойств (интенсивности изнашивания, коэффициента трения) многослойных и композитных покрытий на основе твердого углерода и ДПМ-материалов, сформированных импульсным лазерным осаждением при варьировании технологических режимов.

3. Результаты экспериментальных исследований и модели трибо-индуцированных изменений в слоистых и композитных покрытиях на основе твердого углерода и ДПМ-материалов, подвергнутых испытанию в жестких условиях - на воздухе при отсутствии смазочного материала.

4. Практические рекомендации по выбору архитектуры, структурно-фазового состава и режимов лазерного осаждения покрытий на основе твердого углерода и ДПМ-материалов, обеспечивающих наилучшие эксплуатационные свойства.

Основное содержание диссертации отражено в 3 статьях в научных журналах, 4 статьях в сборниках научных статей, 5 тезисах докладов научных конференций.

Объем и структура. Работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка литературы.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ:

1. Проведен анализ условий эксплуатации быстроизнашивающихся узлов и деталей бытовых машин, позволивший установить марки (химический состав) конструкционных материалов, используемых для их изготовления, диапазоны скоростей (0,1—40 м/с) и передаваемых усилий (0,2-10 кН).

2. Разработаны технологические процессы и лабораторное оборудование для импульсного лазерного осаждения слоистых и нано-композитных покрытий на основе твердосмазочных ДПМ-материалов и различных модификаций твердого углерода.

3. Экспериментальные исследования и компьютерное моделирование процессов лазерного осаждения показали, что химический состав ДПМ-покрытий зависит от совокупности факторов, включающих динамику разлета лазерного факела и его взаимодействие с газом и поверхностью покрытия. Выявлены режимы осаждения ДПМ-покрытий стехиометрического состава.

4. Экспериментально установлены структурно-фазовые, химические, морфологические и топографические характеристики ДПМ-покрытий, формируемых импульсным лазерным осаждением в различных технологических условиях. Изучена динамика их роста при увеличении толщины от нескольких нанометров до нескольких микрометров.

5. Установлено, что характер структурообразования ДПМ-слоев зависит от природы твердосмазочного материала. Мо8ех-покрытия проявляют повышенную склонность к формированию турбостратной структуры с оптимальной текстуроой. \У8ех- слои не обладают выраженной текстурой, а в объеме покрытия доминирует нано-кристаллическая структура.

6. На основе экспериментальных исследований установлена зависимость структурного состояния углеродных пленок и их механических свойств от режимов импульсного лазерного осаждения из графитовой мишени. Определены оптимальные условия осаждения углеродных покрытий с высокими эксплуатационными свойствами.

7. Установлены трибологические свойства слоистых покрытий на основе ДПМ-материалов и твердого углерода. Формирование подслоя из алмазоподобной модификации углерода существенно улучшает эксплуатационные характеристики ДПМ-покрытий. Выявлен механизм трибоиндуцированных изменений в двухслойных и многослойных покрытиях.

8. На основе экспериментальных исследований установлена зависимость трибологических свойств нано-композитных покрытий на основе ДПМ-материалов и твердого углерода от структурного состояния аморфной углеродной матрицы. Показано, что покрытия на основе алмазоподобной матрицы с нано-размерными ^/8ех- включениями по прочности и износостойкости превосходят чистые углеродные покрытия.

1. Крагельский И.В., Добычин М.Н., Комбалов B.C. Основы расчетов на трение и износ. М.: Машиностроение, 1977. - 526 с.

2. Гаркунов Д.Н. Триботехника (износ и безызносность): Учебник. — 4-е изд., перераб. и доп. -М.: Издательство МСХА, 2001. 616 с.

3. Polzer G., Meissner F. Grundlagen zu Reibung und Verschleiss. Leipzig: VEB Deutsher Verlag fur Grundstoffindustrie, 1979. 323 p.

4. Чичинадзе A.B., Темиш O.C. Динамический метод испытания подшипниковых материалов при знакопеременном трении. В кн.: Методы испытания и оценки служебных свойств материалов для подшипников скольжения: Сборник научных статей. М., 1972. — с. 41-44.

5. Крагельский И.В., Гитис Н.В. Фрикционные автоколебания. — М.: Наука, 1987.-184 с.

6. Бакли Д. Поверхностные явления при адгезии и фрикционном взаимодействии. М.: Машиностроение, 1986. — 360 с.

7. Берштейн М.Л. Структура деформированных металлов. — М.: Металлургия, 1977.-431 с.

8. Польцер Г., Майсснер Ф. Основы трения и изнашивания. — М.: Машиностроение, 1984. 264 с.

9. Заславский Ю.С. Трибология смазочных материалов. — М.: Химия, 1991. —240 с.

10. Ю.Костецкий Б.И. Фундаментальные закономерности трения и износа. — Киев:1. Знание, 1981.-30 с.

11. Гаркунов Д.Н. Триботехника. М.: Машиностроение, 1989. - 328 с.

12. Елизаветин М.А. Повышение надежности машин. — М.: Машиностроение, 1973.-430 с.

13. Елизаветин М.А., Сатель Э.А. Технологические способы повышения долговечности деталей машин. М.: Машиностроение, 1969. - 398 с.

14. Надежность и долговечность машин/ Б.И. Костецкий, И.А. Носовский, Л.И. Бершадский, А.К Караулов. — Киев: Техника, 1975. — 405 с.

15. Поверхностная прочность материалов при трении. /Под ред. Б.П. Костецкого. Киев: Техника, 1976. - 292 с.

16. Повышение долговечности машин технологическими методами. /Под ред. Г.Э. Таурита. Киев: Техника, 1986. - 158 с.

17. Проблемы повышения трибологических свойств деталей машин путем термической и поверхностной обработки./Под ред. К.В. Фролова. Серия НТП в машиностроении, вып. 28. — М.: Машиностроение, 1991. — 54 с.

18. Рыжов Э.В. Технолошческие методы повышения износостойкости материалов и узлов трения. В кн.: Трение, изнашивание и смазка: Справочник в 2-х т., т.1. /Под ред. И.В. Крагельского и В.В. Алисина—М.: Машиностроение, 1978. — 400 с.

19. Сулима A.M., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. — М.: Машиностроение, 1988. — 115 с.

20. Суслов А.Г. Технологическое обеспечение параметров состояния поверхностного слоя деталей. -М.: Машиностроение, 1987. 208 с.

21. Рыжов Э.В. Технологические методы повышения износостойкости деталей машин. Киев: Наукова думка, 1984. - 271 с.

22. Рыжов Э.В., Суслов А.Г., Федоров В.П. Технологическое обеспечение эксплуатационных свойств деталей машин. — М.: Машиностроение, 1979.— 176 с.

23. Триботехнические свойства нанокомпозитных W-SE-C-покрытий на стали при испытании на воздухе / Р.И. Романов, В.Ю. Фоминский, Д.Е. Баскаков, Н.П. Мацнев, В. Шарф // Трение и износ, том XXV, № 1, 2004. с. 57-61.

24. G.A.Strahl,Ml97 Lubricant Evaluation Test, AD-B205195(November 1993).

25. R.L.Shubkin,Synthetic Lubricants and High Performance Functional Fluids (Dekker,New York, 1992).

26. R.E.Booser, CRC Handbook of Lubrication and Tribology, Vol .III, Monitoring, Materials, Synthetic Lubricants and Applications (CRC Press, Boca Raton, FL.,1994)

27. G.A.Strahl, M197 Gun Lubrication in Sand Environment, ARCCD-TR-91008 (1992)

28. G.A.Strahl, M230 Gun Lubrication Evaluation Test, ARCCD-TR-94004(1995)

29. A.T.Galbato. High Temperature Solid Lubricant Bearing Development,WRDC-TR-90-2085,

30. B.Bhushan and P.K.Gupta, Handbook of Tribology-Materials Coating and Surface Treatments

31. H.K.Trivedi and G.T.Gerardi, High Temperature Bearing Material and Lubricant Evaluation,

32. Final Report,WL-TR-96-2120 (August 1999).

33. M.G.S.Naylor, Development of Wear-Resistant Ceramic Coatings for Diesel Engine Components,Vol.l, Coating Development and Tribological Testing, ORNL/SOB/987-SA581/1 (June 1992)

34. R.Tom,L.Moore, W.D.Proul, and T.P.Chang, Surf. CoatTechnol.62(l993)423. 39.I.Ahmad, The Problem of Gun Barrel Erosion: An Overview, Gun Propulsion Tech.,ed. L Stiefel (1988) pp.311-355.

35. M.Rhoads, B.Shucktis and M.Johnson, Thin Dense Chrome Bearing Insertion Program, WL-TR-97-2053(March 1997).

36. FAG Rolling Bearings with Thin-Layer Chromium Plating, FAG Pub.,WL-43-1203(1994).

37. R.F.Hochman,A.Erdemir,F.J.Dolan and R.I.Thom, J.Vac.Sci.Technol.A3(6) (November/December 1995) 2348.

38. L.Rosado, V.K.Jain and H.K.Trivedi, Wear 212(1997) 1.

39. R.Wei,PJ.Wilbur,M.Liston and G.Lux,Wear 162-164(1993) 558.

40. M.Shin,L.Hultman, S.A.Barnett, J. Mater. Res.7 (1992)901

41. W.D.Sproul, J.Vac. Sci. Technol. A 12 (1994) 1595.

42. B.M.Clemens, H.Kung, S.A.Darnett, MRS Bull.2 (1999) 20.

43. S.Veprek, S.Reiprich, Thin Solid Films 268 (1995) 64.

44. S.Veprek, Thin Solid Films 268 (1995) 64.

45. J.S.Zabinski, M.S. Donley, VJ.Dyhouse, N.T.McDevitt, Thin Solid Films 214 (1992) 156.

46. J.S.Zabinski, M.S.Donley, N.T.McDevitt, Wear 165 (1993) 103.

47. J.Musil, Surf. Coat. Technol. 125 (2000) 322.

48. A.G.Dias, J.H. Van Breda, P. Moreto, J.Ordelman, Proc. 10th Euro.Conf. on Chemical Vapour Deposition, Venice, Italy, September 10, 1995, J. de Physique, IV (5), 1995, p.C5.831.

49. J.Musil,H.Polakova,V.Cibulka, Czech.J.Phys.49 (1999) 359.

50. S.Veprek, Surf. Coat. Technol. 97(1997) 15.

51. C.Mitterer, P.Losbichler, M. Besschliesser, et al., Vacuum 50 (1998) 313.

52. C.Mitterer,P.H.Mayrhofer, M.Beschliesser et al., Surf. Coat. Technol. 120-121(1999) 405.

53. M.Irie, H.Ohara, A.Nakayama, N.Kitagawa,T.Nomura, Nucl. Instrum. Methods

54. Phys.Res. B 121 (1997) 133.

55. J.Musil,P.Zeman,H.Hruby,P.H.Mayrhofer, Surf. Coat. Technol. 120-121 (1999)179.

56. J.Musil, J.Vlcek, Mater. Chem. Phys. 54 (1998) 116.

57. J.Musil et al. Thin Solid Films. 230( 2000) 24.

58. J.Musil et al. Surf. Coat. Technol. (in press).

59. M.Benda, J.Musil, Vaacuum 55 (1999) 171.

60. A.A.Voevodin, S.V.Prasad, J.S.Zabinski, J.Appl. Phys. 82 (1997) 855.

61. M.P.Deplancke-Ogletree, O.R.Monteiro, J.Vac. Sci. Technol.A 15(1997) 1943.

62. A.A.Voevodin, J.P. O'Neill, S.V.Prasad, J.S.Zabinski, J.Vac. Sci. Technol. A171999)986.

63. O.R.Monteiro, M.P.Delplancke-Ogletree,R.J.Lo,R.Winaand,I.Brown, Surf. Coat. » Technol. 94/95(1997)986.

64. H.Dimigen, C.-P.Klages,Surf. Coat. Technol.49(1991) 543.

65. K.Bewilogua, H.Dimigen, Surf. Coat. Technol.61(1993) 144.

66. J.E.Sundgren, B.-O.Johanson,S.-E.Karlsson,Thin Solid Films 105(1983) 353.

67. H.Holleck, J.Vac. Sci. Technol. A4(1986) 2661.• 73. O.Knotek, F.Loffler,G.Kramer,Surf. Coat. Technol.59(1993) 14.

68. S.Veprek,J.Vac. Sci. Technol.A 17(1999)2401.

69. G.E.Dieter, Mechanical Metallurgy, 2nd ed., McGraw-Hill,New York, 1976.

70. M.Marder, J.Finberg, Phys. Today 49(9)(1996)24.

71. S.T.Mileiko, Metal and Ceramic Based Composites, Elsevier,New York, 1997.

72. J.Karch,R.Birringer, H.Gleiter, Nature 330 (1987) 556.

73. O.D.Sherby, J.Wadswoth, Prog. Mater. Sci. 33 (1989) 169.

74. T.G.Nieh, J.Wadswoth,F.Wakai, Int. Mater. Rev. 36 (1991) 146.• 81. T.G.Langdon, Mater. Sci. Eng. A (1993) 67.

75. C.C.Koch, D.G.Morris, K.Lu, A.Inoue, MRS Bull.24(2)( 1999)54.

76. T.G.Langdon, Mater. Sci. Forum 189/190 (1995) 31• 85. O.D.Sherby, T.G.Nieh,J.Wadswoth,Mater. Sci. Forum 243 (1997) 11.

77. J.Schiotz, F.D.D. Tolla, K.W.Jacobson, Nature 391 (1998) 561.

78. A.A.Voevodin, M.S.Donley, M.S.Donley, J.E.Bultman, Surf. Coat. Technol. 771995)534.

79. A.A.Voevodin, M.A.Capano, A.J. Safriet, M.S.Donley, J.S.Zabinski, Appl. Phys. Lett. 69 (1996) 188.

80. A.A.Voevodin, J.S.Zabinski,J. Mater. Sei. 33 (1998) 319.

81. A.A.Voevodin, M.A.Capano,S.J.P.Laube, M.S.Donley, J.S.Zabinski, Thin Solid1. Films 298 (1997) 107.

82. M.Yan, T.G.Langdon, Metal. Mater. Trans. A: Phys. Metal. Mater.Sci. 27(1996)873.

83. D.J.Schissler, A.H. Chokshi, T.G. Nieh, J.Wadswoth, Acta Metal, Mater. 39 (1991)3227.

84. A.A.Voevodin,J.S.Zabinski, Diam. Rel. Mater. 7 (1998) 463.

85. A.A.Voevodin, J.P.O'Neill,J.S.Zabinski,Thin Solid Films 342 (1999) 194.

86. A.A.Voevodin, A.W.Phelps, M.S.Donley, J.S.Zabinski, Diam. Rel. Mater. 5 (1996) 1264.

87. R.H.Savage, J. Appl. Phys. 19 (1948) 1.

88. M.N. Cardos, Proceedings of the First World Tribology Congress on New Directions in Tribology, September 8-12, 1997, London, Mechanical Engineering Publications, London, 1997, p.229.

89. H.Zaidi, T.L.Huu, D.Palmer, Diam. Rel. Mater. 3 (1994) 787.

90. RX.Fusaro, Lubr. Eng.3 (1995) 182.

91. P.D.Fleischauer, Proceedings of the First World Tribology Congress on New Directions in Tribology, September 8-12, 1997, London, Mechanical Engineering Publications, London, 1997, p.217

92. W.O.Winer, Wear 10 (1967) 422.

93. S.V. Prasad, J.S. Zabinski, N.T.McDevitt, Tribol. Traans. (1995) 38.

94. C.Pritchard, J.W.Midgley, Wear 113 (1969) 39.

95. S.Prasad,J.Zabinski, Nature 387 (1997) 761.

96. P.D.Fleischauer, ASLE Trans. 27 (1984) 82.

97. S.V.Prasad, J.S.Zabinski, J.Mater. Sei. Lett. 12 (1993) 1413.

98. M.R.Hilton, R.Bauer,P.D.Fleischauer,Thin Solid Films 188 (1990) 219.

99. J.Moser, F.Levy, J. Mater. Res. 8 (1993) 206. > 109.J.S.Zabinski, M.S. Donley, S. V.Prasad,N.T.McDevitt,J.Mater. Sci.29 (1994)4834.

100. A.A.Voevodin, J.P.Zabinski, J.P.O'Neill, J.S.Zabinski, Tribol. Lett. 6(1999)75.

101. K.L. Holmberg, H.Ronkainen, A.Matthews, Proc. 1st World Tribol. Cong, on New Directions in Tribology,September 8-12, 1997, Mechanical Engineering Publications, London, 1997, p.251.

102. F.G.Fisher, A .D.Cron, R.G.Muber, Publication Grease Institute 46, NLGI, 1982, p.190.• 115. А.М.Петлюк, Л.Н.Зентюрихина, O.B.Лазовская, Т.П.Юхно, Трение и износ,8 (1987) 740.

103. M.N.Gardos, Tribol. Trans. 31 (1988) 214.

104. Н.К.Мышкин, М.И.Петроковец, Трибология, ИММС НАНБ, Гомель, 2002.

105. Кошманов В.Е., Мацнев Н.П., Фоминский В.Ю. Особенности импульсного лазерного осаждения тонкопленочных структур в импульсных электрических полях/ Сб. трудов «Научная сессия МИФИ-2004». Т.4. С. 170171.

106. Мацнев Н.П., Смирнов A.JI. Компьютерный мониторинг пучковой технологии осаждения нано-структурированных покрытий/ IX научнопрактическая конф. «Наука-сервису». Материалы секции «Информационные системы». М.: МГУС, 2004. С.28-30.

107. Романов Р.И., Фоминский В.Ю., Баскаков Д.Е., Мацнев Н.П., Шарфф В. Триботехнические свойства нанокомпозитных W-Se-C покрытий на стали при испытании на воздухе // Трение и износ. 2004. Т.25. №1. С.57-62.

108. Фоминский В.Ю., Романов Р.И., Смирнов А.Л., Мацнев Н.П. Структурообразование и трибологические свойства покрытий MoSex, формируемых импульсным лазерным осаждением// Перспективные материалы. 2004. №6. С.70-77.