автореферат диссертации по машиностроению и машиноведению, 05.02.08, диссертация на тему:Технология ионно-плазменного осаждения и термической обработки многослойных покрытий системы Ti-C-Si применительно к деталям энергетических установок

на правах рукописи

СУХОВА Надежда Александровна

ТЕХНОЛОГИЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО ОСАЖДЕНИЯ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ Ть-С-в! ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ДЕТАЛЯМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Специальности 05.02.08 «Технология машиностроения»

05.16.01 «Металловедение и термическая обработка металлов»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Уфа 2005

Работа выполнена в Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уфимский государственный авиационный технический университет»

Научный руководитель -

Заслуженный деятель науки и техники Российской Федерации,

д-р техн. наук, профессор Мухин Виктор Сергеевич

Официальные оппоненты:

д-р техн. наук, профессор Юрьев Виктор Леонидович

д-р физ.-мат. наук, профессор Александров Игорь Васильевич

Ведущее предприятие - ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение»

Защита состоится 5 октября 2005 г. в часов на заседании диссертационного совета Д212.288.04 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уфимский государственный авиационный технический университет» по адресу: 450000, г. Уфа-центр,

ул.К.Маркса, 12, корп. 1, актовый зал.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уфимский государственный авиационный технический университет».

Автореферат разослан_2005 г.

Ученый секретарь диссертационного совета

д-р техн. наук, профессор

гюб-ч .

У/Л Л? ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

При производстве энергетических установок (авиационных газотурбинных двигателей, газотурбинных установок для перекачки нефти и газа, теплоэнергетических станций) все большее применение находят технологии, способные коренным образом улучшить качественные показатели выпускаемых изделий. К таким технологиям, в частности, относятся вакуумные ионно-плазменные методы обработки, позволяющие создавать на поверхности защитные покрытия, обеспечивающие, как следствие, повышение эксплуатационных свойств деталей.

Применяемые в настоящее время защитные покрытия для целого ряда деталей энергетических установок, работающих в условиях высоких температур, нагрузок и агрессивных сред не в полной мере отвечают необходимому комплексу требований по их защите. В связи с чем, продолжается поиск новых способов и процессов нанесения покрытий в направлении создания многослойных композиций, обладающих более высокими эксплуатационными свойствами по сравнению с монослойными.

Карбиды, силициды и карбосилициды металлов обладают уникальным сочетанием высокой твердости, коррозионной стойкости и термодинамической устойчивости, однако получение таких фаз традиционными методами связано с высокой температурой и продолжительностью процесса их синтеза. При этом технологии получения защитных покрытий из таких композиций отсутствуют.

На основе анализа литературных источников и предварительных исследований было высказано предположение (гипотеза) о том, что если осуществить в вакууме ионно-плазменное последовательное осаждение веществ системы ТьС-в! при их одновременной ионной бомбардировке, то возможно получение многослойного покрытия, содержащего такие фазы как карбиды, силициды и карбосилициды титана, а при последующей термической обработке - регулирование его фазового состава.

Актуальность исследований подтверждается тем, что они включены в Государственную научно-техническую программу академии наук Республики Башкортостан. Это проекты: «Композиционные конденсированные ионно-плазменные покрытия для изделий машиностроения», «Исследование физико-химических закономерностей взаимодействия электронных, ионных и плазменных потоков с поверхностью конструкциошшгойашршмаммм ярование и

яф

I иммкм

СИтрАрг / я

о» тЛш

разработка проектов электронно-ионно-плазменных технологий», «Многофункциональные ионно-плазменные покрытия для изделий межотраслевого назначения». Исследования выполнялись также по грантам «Ведущие научные школы Российской Федерации» «Исследование и разработка ионно-плазменной технологии создания многофункциональных слоевых покрытий на основе композиции углерод-металл и алюминий — металл» (НШ-294.2003.8) и «Технология ионно-имплантационного модифицирования и ионно-плазменного осаждения покрытий применительно к изделиям новых поколений» (№00-15-99053).

Цель работы: повышение качества поверхностного слоя деталей энергетических установок путем осаждения и термической обработки многослойных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы ТьС-8ь

Основные решаемые задачи:

1. Разработка метода получения многослойных ионно-плазменных покрытий системы ТьС-Б^ содержащих в своем составе карбиды и карбосилициды титана.

2. Исследование химического и фазового состава получаемых многослойных вакуумных ионно-плазменных покрытий.

3. Исследование изменения фазового состава в многослойных ионно-плазменных покрытиях при термической обработке.

4. Исследование свойств многослойных покрытий системы Т5-С-81, полученных вакуумным ионно-плазменным осаждением и последующей термической обработкой.

5. Разработка технологии осаждения и термической обработки многослойных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы "П-С-Бь

Основные научные результаты, полученные лично автором и выносимые на защиту

1. Метод и технология ионно-плазменного осаждения многослойных покрытий системы И-С^ в условиях плазменного ассистирования, содержащих карбиды и карбосилициды титана с использованием в качестве катода - графита, пропитанного кремнием и их термической обработки.

2. Математическая модель ионно-плазменного осаждения многослойных покрытий системы "П-С^ с двух электродуговых испарителей.

3. Закономерности влияния толщины слоев многослойного покрытия системы ТБ-С-ЗГга свойства поверхностного слоя.

4. Закономерноста изменения свойств поверхностного слоя с многослойными покрытиями системы И-С-в! в зависимости от температуры термической обработки.

Научная новизна

1. Впервые разработан метод получения многослойных ионно-плазменных покрытий системы "П-С-Б^ основанный на последовательном осаждении слоев "П и С^ из плазмы, генерируемой титановым и графито-кремниевым катодами в условиях дополнительной ионной бомбардировки и их последующей термической обработкой.

2. Впервые установлено, что при осаждении покрытий системы П-С-Б! методом последовательного осаждения слоев в условиях плазменного ассистирования образуются сложные карбиды и карбосилициды титана.

3. Разработана математическая модель процесса осаждения многослойных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы ТьС-81 с двух электродуговых испарителей, учитывающая положение изделий относительно плазменных потоков.

4. Впервые экспериментально установлено повышение микротвердости, коррозионной стойкости и релаксационной стойкости многослойных покрытий системы ТьС-81 с уменьшением толщины отдельных слоев до нанометровых значений (30...200 нм). Показано что, изменяя направленным образом параметры покрытия за счет регулирования процесса осаждения, обеспечивается повышение качества поверхностного слоя.

5. Впервые экспериментально установлен диапазон температур термической обработки деталей с многослойными покрытиями системы "П-С-Бь в котором наблюдается повышение микротвердости, коррозионной стойкости и термостойкости, что объясняется увеличением содержания карбидов и карбосилицидов титана в покрытии и сохранением многослойной композиции. Показано, что регулированием температуры термической обработки позволяет управлять качеством поверхностного слоя.

Методы исследования

В работе использовались методы оценки циклической термостойкости, релаксационной стойкости, измерения электродного потенциала поверхности.

Фазовый состав поверхности образцов с покрытием исследовался методами рентгеноструктурного анализа (дифрактометр ДРОН-4-07), методом вторичной ионной масс-спектроскопии (Полюс-4). Металлографический анализ проводился на микроскопе «МЕТАУАЬ®», измерение микротвердости производилось на приборе ПМТ-3.

Практическая ценность работы

1. Разработан способ вакуумного ионно-плазменного нанесения многослойных композитов, содержащих сложные карбиды (Приоритет № 2004121288 от 12.07.2004).

2. Разработана методика аналитического расчета и выбора технологических характеристик процесса осаждения вакуумного ионно-плазменного покрытия системы "П-С-Б! в зависимости от его толщины и количества слоев.

3. Разработана технология осаждения и термической обработки вакуумных ионно-штазменных многослойных покрытий системы Тл-С-Зг применительно к деталям энергетических установок.

4. Разработан и предложен к внедрению технологический процесс нанесения и термической обработки многослойных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы 'П-С^ для защиты лопаток компрессора высокого давления ГТД для ОАО Уфимское моторостроительное производственное объединение. Результаты исследований внедрены в учебный процесс УГАТУ в виде методических указаний к лабораторным работам по специальности 150206 «Машины и технология высокоэффективных процессов обработки материалов».

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: Всероссийской молодежной научной конференции «VI Королевские чтения», Самара - 2001; Пятой международной конференция "Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц", Томск -2002; Международной конференции «Материаловедение и современные технологии», Магнитогорск - 2003; Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения», Самара - 2003; Международном совещании «Радиационная физика твердого тела», Севастополь - 2004; XI научно-техническая конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника», Судак - 2004; Региональных научно-технических конференциях, Уфа! - 2000 - 2004 г.г.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и приложений, изложена на 152 станицах, содержит 59 рисунков, 17 таблиц, библиографию из 113 наименований и одно приложение.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность рассматриваемой задачи, представлены основные положения и результаты, выносимые на защиту, отмечена их научная новизна и практическая ценность. Приводятся сведения о внедрении результатов, апробации работы и публикациях.

В первой главе проведен анализ современных методов защиты поверхности деталей машин и применяемые для их изготовления материалы. Рассмотрены современные способы нанесения многослойных покрытий в вакууме.

Показано, что вакуумные ионно-плазменные покрытия в наибольшей степени отвечают требованиям защиты поверхности деталей от высоких температур, агрессивных сред и нагрузок. Эти проблемы освещаются в работах Барвинка В.А, Богдановича В.И., Бугаева Е.А., Будилова В.В., Иванова А.В., Ильичева Л.Л., Малкина В.И., Мрочека Ж.А., Новицкого Н.Н., Падалка В.Г., Першина Ю.П., Свинаренко А.П., Смыслова A.M. и др.

Поскольку процесс нанесения покрытия определяется как спецификой процесса осаждения, так и свойствами материала покрытия, в последнее время внимание широкого круга специалистов (Аксенов И.Й., Гинзбург Б.М., Гончаров И.Ю., Елинсон В.М., Иванченко JI.A., Козырев Ю.П., Сайдахмедов Р.Х., Хайрет-динов Э.Ф. и др.) привлекают многослойные покрытия на основе композиции углерод — металл. Интерес вызван перспективой синтеза высокопрочных фаз и получения покрытий с уникальными механическими и химическими свойствами.

Таким образом, дальнейшее повышение эксплуатационных свойств деталей энергетических установок может быть обеспечено путем формирования на их поверхности многослойного вакуумного ионно-плазменного покрытия системы TiC-Si, получаемых в условиях плазменного ассистирования и термической обработки.

На основе анализа влияния дополнительной ионной бомбардировки на процесс осаждения, рост вакуумных ионно-плазменных покрытий и их свойства была сформулирована гипотеза о возможности осаждения многослойного покрытия

системы "П-С-81, содержащего в своем составе карбиды и карбосилициды титана, обеспечивающих высокую твердость, коррозионную стойкость и термопрочность поверхности.

В связи с этим, актуальной научной и практической задачей является разработка режимов и технологии нанесения многослойного вакуумного ионно-плазменного защитного покрытия системы П-С-Б^ реализованной в условиях дополнительной ионной бомбардировки и содержащих в своем составе карбиды и карбосилициды титана.

На основании проведенного анализа были сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе рассмотрен химический состав и свойства исследуемых сталей и сплавов, применяемых для изготовления деталей энергетических установок, приведены методики экспериментальных исследований и используемое оборудование.

Представлены методики определения микротвердости, электродного потенциала поверхности, оценки адгезионной прочности, проведения рентгеност-руктурного анализа и вторичной ионной масс-спектрометрии.

В целях определения закономерностей осаждения многослойных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы ТьС-^ были исследованы наиболее распространенные в энергомашиностроении стали 38ХМЮА, 13X11Н2ВМФ (ЭИ 961-И1), 12Х18Н9Т и сплавы ХН45МВТЮБР (ЭП718) и ВТ6.

Экспериментальные исследования проводились на модернизированной установке ННВ 6,6-И1, предусматривающей совмещение дугового разряда с плазменным источником с накаливаемым катодом (ПИНК).

В третьей главе представлена разработанная модель процесса формирования и роста многослойного покрытия системы Т1-С-81, применительно к модернизированной установке ННВ 6,6 -И1 (рис.1).

На стадии предварительной очистки и активации поверхность бомбардируется ионами инертного газа (аргона) с образованием активных центров адсорбции и зародышеобразования. На первой стадии осаждения покрытия осуществляется взаимодействие частиц из ускоренного плазменного потока электродугового испарителя (ЭДИ) с титановым катодом с поверхностью, поверхностная миграция атомов и ионов титана, ионное перемешивание адсорбированных частиц. На второй стадии осуществляется одновременное осаждение частиц из ускоренного

плазменного потока ЭДИ с титановым и с графито-кремниевым катодами, их поверхностная миграция, ионное перемешивание и синтез сложных карбидов.

©

©

атомы материала подложки

ионы аргона

атомы титана

ионы титана

атомы углерода

ионы углерода

С-81

Q атомы кремния

@ ионы кремния

ф карбид титана

ф карбид кремния

(£) силицид титана

ф карбосилицид титана

ИП - источник питания Рис.1. Модель процесса осаждения многослойных вакуумных ионно-плазменных покрытий.

На третьей стадии осуществляется переход частиц из ускоренного плазменного потока ЭДИ с графито-кремниевым катодом в адсорбционный слой, их поверхностная миграция и ионное перемешивание. Четвертая стадия аналогична второй, с той лишь разницей, что ионы и атомы титана осаждаются на слой, состоящий из углерода и кремния с образованием сложных карбидов титана на границе раздела слоев С-Б1 и Ть Следует заметить, что все стадии формирования многослойного композиционного покрытия реализуются при постоянной бомбардировке поверхности ионами инертного газа аргона. Вторая, третья, четвертая стадии повторяются в зависимости от заданного количества слоев.

Разработана математическая модель процесса осаждения многослойных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы Т1-С-Б1 с двух электродуговых испарителей, учитывающая направленность плазменного потока и положение из-

делия в процессе конденсации, позволяющая рассчитать основные технологические характеристики процесса осаждения, общую толщину покрытия и толщину его слоев. Расчетная схема приведена на рис.2.

Рис. 2 Расчётная схема ионно-плазменного осаждения покрытий для двух электродуговых испарителей

Плотность ионного потока (А/м2), создаваемого всей поверхностью катода может быть представлена в следующем виде:

ФУ-

■L-г,

2к-т, R} ■

1 +

R*-h2

О)

где цр - коэффициент эрозии катода; 1д - ток дуги, А; т, - масса конденсирующегося иона; RK - радиус катода, м; z, - средний заряд ионов; h - расстояние от катода до обрабатываемой детали, м; b - расстояние от оси плазменного потока до обрабатываемой детали.

Расстояние от катода до обрабатываемой детали h определяется как:

А = А, + • (1 - cosa), (2)

где h] — минимальное расстояние от торца катода до обрабатываемой детали, м; Rem ~ радиус стола, м; а - угол, учитывающий положение обрабатываемой детали относительно оси плазменного потока.

Расстояние от оси плазменного потока до обрабатываемой детали Ъ может быть представлено в следующем виде:

¿ = 1^-sinal, (3)

Угол а, учитывающий положение обрабатываемой детали относительно оси плазменного потока может быть получено:

а - 2 ■ я - л ■ t , (4)

t

где п — число оборотов стола в минуту; t — время в секундах.

Скорость осаждения покрытия К^м/мин) имеет следующий вид:

т

21Р ы

где - коэффициент конденсации; - коэффициент распыления; р - удельная масса конденсирующегося вещества. Толщина осажденного покрытия:

Л = (Гк1 • (', + 0+ + )'*г + Уп ■ 'К , (6)

где Уки У/а - скорость конденсации покрытий с первого и второго электродугового испарителя, соответственно; Уиъ Ут - скорость конденсации покрытий при

4>

одновременном осаждении с первого и второго электродугового испарителя, со' ответственно; 11,12,13,14 - время нахождения мишени в плазменном потоке на соответствующей стадии образования покрытия; N - количество оборотов за время осаждения покрытия.

Vk,HM/wHH

400 350 1 2 з ; пз )

300 i /

250 /

200 /

150 ! /

100 . /\ ,

50

0 i, , „

5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

55 60 te

Рис.3. Зависимость скорости осаждения покрытий системы И-С^ от времени нанесения (один оборот). 1,4 - область осаждения Тл, 2 — совместное осаждение "П и (С-БО, 3 - область осаждения (С-в!), ПЗ - промежуточная зона

Рис.4. Зависимость скорости осаждения и тока дуги от времени (один оборот): 1 - }д (Ti) = 120А, Дд (C-Si) = 50А; далее соответственно: 2 — 140А и 70 А; 3 -100А и 40 А; 4 - 100А и 50 А; 5 - 70А и 50 А.

Поскольку при осаждении покрытия участвуют два электродуговых испарителя с различными катодами, имеющими различные величины скорости осаждения покрытий, и, учитывая вращение обрабатываемой детали вокруг оси стола, установлены зависимости плотности тока и скорости осаждения вещества от

расположения детали относительно ионного потока (рис.3,4), позволяющие определить основные технологические характеристики процесса осаждения покрытий, произвести расчет его толщины, а также толщины его слоев.

В четвертой главе приведены результаты исследований свойств многослойного покрытия Т1-(С-81)-Т1 с толщиной слоев И = 1,5-2 мкм и многослойного композита системы Т1-С-81 с толщиной слоев Ь = 30-100 нм. Толщина покрытия и его слоев задавались режимами напыления, согласно разработанной методике аналитического расчета и выбора технологических характеристик процесса осаждения многослойных покрытий с двух электродуговых испарителей. Толщина трехслойного покрытия и многослойного композита определялась весовым методом и микроструктурными исследованиями и составляла 5-6 мкм. С целью выявления влияния температуры последующей термической обработки на свойства поверхности, образцы с покрытием отжигались в течение 20 мин в интервале температур 200 - 600°С.

Исследование образцов методом вторичной ионной масс-спеюгрометрии (рис.5) и результаты рентгеноструктурного анализа показали наличие в поверхностном слое следующих элементов и их соединений: Т1, С, 81, 8Ю, ТЮ, Т1С2, Т12С, Т^С, Т18С5, таь, Т1381С2, Т15813С.

Анализ интенсивности рефлексов многослойного покрытия и многослойного композита показал, что их фазовый состав существенно зависит от толщины отдельных слоев и температуры последующей термической обработки (вакуумный отжиг).

1,0-Г

П

тс, т,с .

131 тьс

I И кьХ

"ПзБЮ,

120 150 160 210

Ци

Т1лпс „.„ „ „

Т^С,

120 150 1Ю 210

Рис. 5. Масс-спектры вторичных ионов многослойного покрытия (а) и многослойного композита (б).

и

При переходе от многослойного покрытия к многослойному композиту происходит снижение интенсивности линий, соответствующих фазам "Л, С, и повышение интенсивности линий, соответствующих фазам Т1ХС7, П^уО- (рис.6).

Присутствие карбосилицида титана в покрытиях свидетельствует о взаимодействии между слоями "Л и Сна границе раздела слоев.

Для многослойного композита с

Т!х81уСг

Рис.6 Относительная интенсивность фаз покрытия системы "П-С-вЬ Подложка ВТ6: 1-многослойный композит; 2-многослойное покпытие.

ростом температуры термической обработки характерен рост интенсивности линий, соответствующих фазам ИХС2, П^уСг и снижение интенсивности линий, соответствующих фазам "П, С, БЮ (рис.7)

111

ТЬвгуСг

ТЬйруСг

Рис.7. Влияние температуры термообработки на относительную интенсивность фаз многослойного покрытия (а) и многослойного композита (б). Подложка ВТ6: 1- до термообработки; 2- после отжига 200°С; 3- после отжига 600°С.

Исследования микротвердости показали, что во всем диапазоне температур отжига микротвердость многослойного композита выше на 20 - 50 % по сравнению с многослойными покрытиями (рис.8). При этом максимальная микротвердость композита обнаружена после отжига при температуре 200 - 300 °С. Это объясняется тем, что в процессе термической обработки происходит более активное протекание межслоевых диффузионных процессов, обеспечивающих увеличение содержания карбида и карбосилицида титана (рис.7). Дальнейшее повыше-

ние температуры отжига приводит к нарушению четких границ между слоями и понижению микротвердости.

Многослойный композит

Многослойное покрытие

Рис.8. Закономерности изменения микротвердости покрытий от температуры термической обработки: 1 - подложка ВТ6; 2 - подложка 13X11Н2ВМФ.

Электродный потенциал многослойного композита, осажденного на образцы из материала 13X11Н2ВМФ ниже на 20 - 25 % по сравнению с многослойным покрытием. Следовательно, поверхность многослойного композита в большей степени пассивна, что косвенно свидетельствует о ее более высокой коррозионной стойкости. Повышение коррозионных свойств многослойного композита по отношению к многослойному покрытию достигается за счет увеличения числа границ между слоями, что препятствует проникновению коррозионного воздействия внешней среды вглубь покрытия, тормозит коррозионные процессы на границе среда-металл.

Вакуумный отжиг при температуре 200 - 300°С и i - 20 мин. приводит к понижению потенциала поверхности многослойного композита на 30-35 %, что связано с увеличением содержания карбида и карбосилицида титана. Стабильного значения потенциал многослойного композита достигает через 75 минут, а многослойного покрытия через 5 часов, причем он выше на 20 %.

Исследования релаксационной стойкости покрытий системы Ti-C-Si на материалах ВТ6, ЭИ961-Ш, ЭП718 ИД при температурах нагрева 400, 600, 800 °С, времени выдержки - 4, 8, 16 часов показали, что у многослойного композита микротвердость после выдержки при температуре 600 °С в течение 16 часов уменьшается на 10 %, в то время как у многослойного покрытия, соответственно, на 25-30 %. Наибольшая микротвердостью обнаружена у многослойного композита после отжига при температуре 200°С, что объясняется увеличением содер-

жания карбида и карбосилицида титана в многослойном композите в процессе термической обработки.

В пятой главе рассматриваются вопросы практического применения результатов исследования. Разработана технология осаждения и термической обработки многослойных покрытий системы ТьС-Б^ реализованная на модернизированной установке ННВ 6,6 -И1, предусматривающей совмещение дугового разряда с плазменным источником «ПИНК». Данная технология позволяет формировать многослойные композиты с нанометровыми слоями и многослойные покрытия с микрометровыми слоями, содержащие в поверхностном слое карбиды, силициды и карбосилициды титана.

Анализ условий работы лопаток компрессора высоко давления ГТД и результаты исследования свойств покрытий системы Т1-С-81 показали, что для этих изделий наиболее приемлемым является покрытие с нанометровыми слоями,•т.е. многослойный композит. Схема технологического процесса получения многослойного композита системы "П-С-Я) толщиной 5 мкм, состоящего из нанометро-вых слоев 30-100 нм представлена на рис.9.

Предварительная подготовка поверхности

ь

Осаждение многослойного покрытия системы ТЬС-Б!

Режимы: Р = 10 Па, и„ = 200 В, 1нсп = 50 А

Ф-С), .!„„, = 120А(П). Время нанесения 60 минут, скорость вращения стола 1 об/мин.

Загрузка обрабатываемых деталей в вакуумную камеру и откачка воздуха из камеры до давления Р=1,33-10"2Па

Ионная очистка несамостоятельным сильноточным диффузионным разрядом в среде инертного газа (аргон)

с использованием плазменного источника «ПИНК» при давлении

Р 10"' Па, V = 35А,

и„= 1100В. Длительность обработки 1-2 минуты до прекращения появлений микродуг.

Термическая обработка в вакууме в

течение 20 минут при температуре 200 °С

Охлаждение деталей в вакууме в течение 1 часа

Рис.9 Схема технологического процесса получения многослойного композита системы ТьЗьС.

На основе проведенных исследований разработан и рекомендован к внедрению на ОАО «УМЛО» типовой технологический процесс осаждения многослойных покрытий системы П-С-81 на лопатки компрессора высокого давления ГТД, изготовленные из материала ЭП718-ИД.

Основные выводы и результаты работы

1. Впервые разработана и реализована на практике новая технология ионно-плазменного осаждения и термической обработки многослойных покрытий системы Т1—С—обеспечивающая повышения качества поверхностного слоя деталей энергетических установок.

2. Разработан принципиально новый метод получения многослойных ионно-плазменных покрытий системы ТьС-Б!, основанный на последовательном осаждении слоев "П и С-Б! из плазмы, генерируемой титановым и графито-кремниевым катодами и их последующей термической обработкой. Дополнительная бомбардировка ионами аргона конденсированного покрытия позволяет получать многослойные многокомпонентные покрытия системы "П-С-Б! содержащие карбиды и карбосилициды титана.

3. Разработана математическая модель процесса осаждения многослойных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы с двух электродуговых испарителей, учитывающая положение изделий относительно плазменных потоков.

4. Установлено, что осаждение И, чередующегося с осаждением С и Бг в условиях дополнительной бомбардировки ионами Аг приводит к формированию многослойного покрытия, содержащего титан, углерод, карбиды титана и кремния, силициды титана, карбосилициды. При переходе от многослойного покрытия к многослойному композиту, вследствие взаимодействия между слоями "П и

на границе раздела слоев, происходит снижение содержания "Л, С и повышение содержания карбида и карбосилицида титана

5. Установлено, что с ростом температуры термической обработки происходит снижение содержания "Л, С и повышение содержания карбида и карбосилицида титана в многослойном композите, что обусловлено более активным протеканием межслоевых диффузионных процессов.

6. Установлено, что по сравнению с многослойным покрытием микротвердость многослойного композита выше на 20 - 50 %, электродный потенциал ниже на 20 - 25 %, релаксационная стойкость выше на 30%, что связано с увеличением содержания карбида и карбосилицида титана в многослойном композите.

7. Установлено, что вакуумный отжиг многослойного композита при температуре 200 - 300°С и т = 20 мин. приводит к повышению микротвердости на 20 - 40 %, понижению электродного потенциала поверхности на 30-35 %, повышению релаксационной стойкости на 25 - 30 %. Это объясняется тем, что в процессе термической обработки происходит более активное протекание межслоевых диффузионных процессов, обеспечивающих увеличение содержания карбида и карбо-силицида титана в многослойном композите.

8. Разработан и предложен к внедрению в производство типовой технологический процесс нанесения многослойных защитных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы Ti-C-Si в условиях дополнительной ионной бомбардировки на лопатки компрессора высокого давления ГТД.

Список основных публикаций по теме диссертации

1. H.A. Сухова. Технология получения высокотвердых графито-кремниевых покрытий / H.A. Сухова, С.Р. Шехтман // Перспективные технологии физико-химической размерной обработки и формирования эксплуатационных свойств металлов и сплавов: Сб. науч. трудов.-Уфа, 2001.-С.278-280.

2. H.A. Сухова. Анализ методов получения высокотвердых покрытий на основе графита и композиции графит-металл // Технологические проблемы развития машиностроения в Башкортостане: Сб. науч. трудов. - Уфа, 2001.-С.124-134.

3. B.C. Мухин. Технология нанесения высокотвердых покрытий с использованием графитовых катодов и тлеющего разряда / B.C. Мухин, С.Р. Шехтман, H.A. Сухова // Proceedings: 6 th international conference on modification of materials with particle beams and plasma flows. -Tomsk, 2002. -C.555-558.

4. H.A. Сухова. Разработка метода получения высокотвердых композиционных металлографитных покрытий // Вестник УГАТУ. -Уфа, УГАТУ, 2002.-С.211-214.

5. B.C. Мухин. Синтез многослойных и мультислойных покрытий на основе композиции углерод-металл в вакууме /B.C. Мухин, В.В. Будилов, С.Р. Шехтман,

Н.А. Сухова // Материалы конференции «Вакуумная наука и техника», М.: МГИ-ЭМ, 2003.-М.536-540

6. B.C. Мухин. Синтез многослойных покрытий на основе композиции титан -углерод в вакууме / B.C. Мухин, В.В. Будилов, С.Р. Шехтман, Н.А. Сухова // Машиноведение, конструкционные материалы и технологии. Сборник научных трудов ОТН АН РБ, Уфа: Гилем, 2003. -С. 194-209.

7. B.C. Мухин. Композиционные конденсированные ионно-плазменные покрытия для изделий машиностроения / B.C. Мухин, В.В. Будилов, Р.М.Киреев, С.Р. Шехтман, Н.А. Сухова // Проблемы машиноведения, конструкционных материалов и технологий. Сборник научных трудов ОТН АН РБ, Уфа: Гилем, 2003.-С.189-202.

8. B.C. Мухин. Исследование фазового состава многослойных покрытий системы Ti-C-Si, синтезированных из плазмы вакуумно-дугового разряда / B.C. Мухин, BJB. Будилов, С.Р. Шехтман, Н.А. Сухова, Н.Ф. Измайлова // Труды XVI Международного совещания «Радиационная физика твердого тела». Севастополь: -М:, 2004.-С. 615-619.

9. B.C. Мухин. Рентгеноструктурный анализ многослойных покрытий системы Ti-C-Si, синтезированных из плазмы вакуумно-дугового разряда / B.C. Мухин, В.В. Будилов, С.Р. Шехтман, Н.А. Сухова // Материалы XI научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника». - М.: МИЭМ, 2004. - С.384-388.

10. V.V. Budilov. Research of phase structure of multilayered vacuum-plasma coating of system Ti-C-Si / V.V. Budilov S.R. Shehtman, N.A. Suchova / 7-th Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows, Tomsk, 2004.-430-432 p.

СУХОВА Надежда Александровна

ТЕХНОЛОГИЯ ИОННО-ПЛАЗМЕННОГО ОСАЖДЕНИЯ И ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ МНОГОСЛОЙНЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ Ть-С-^ ПРИМЕНИТЕЛЬНО К ДЕТАЛЯМ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

Специальности 05.02.08 «Технология машиностроения»

05.16.01 «Металловедение и термическая обработка металлов»

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Подписано в печать 24.08.2005. Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать плоская. Гарнитура Тайме. Усл. печ. 1,0. Усл. кр. - отт. 1,0. Уч. - изд. л.0,9. Тираж 100 экз. Заказ № 349.

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уфимский государственный авиационный технический университет» Центр оперативной полиграфии УГАТУ 450000, Уфа - центр, ул. К.Маркса, 12

>165 40

РНБ Русский фонд

2006-4 12419

Введение.

Глава 1. Современные технологии нанесения покрытий на детали энергетических установок.

1.1. Современные методы защиты поверхности деталей энергетических установок.

1.1.1. Эксплуатационные характеристики деталей энергетических установок и применяемые для их изготовления материалы.

1.1.2. Технологические методы защиты поверхностного слоя деталей энергетических установок.

1.2. Особенности влияния фазового состава, структуры и * параметров покрытий на их эксплуатационные характеристики.

1.3. Современные способы нанесения многослойных покрытий в вакууме.

1.4. Постановка задачи исследования.

Глава 2. Методики экспериментальных исследований.

2.1. Объект исследований, механические свойства и химический состав исследуемых материалов и покрытий.

2.2. Принцип работы и краткое описание модернизированной установки ННВ 6.6-И 1.

2.3. Методики исследования свойств вакуумных ионно-плазменных покрытий.

2.3.1. Вторичная ионная масс-спектрометрия (ВИМС).

2.3.2. Методика рентгеноструктурного анализа покрытий.

2.3.3. Методика исследования адгезии вакуумных ионно-плазменных покрытий.

2.3.4. Методика измерения микротвердости.

2.3.5. Методика коррозионных испытаний.

Глава 3. Ионно-плазменное нанесение многослойных покрытий системы Ti-C-Si в условиях дополнительной ионной бомбардировки.

3.1. Моделирование процесса формирования и роста многослойного покрытия системы Ti-C-Si.

3.2. Исследование технологических характеристик графитокремниевого катода.

3.3. Математическая модель процесса осаждения многослойных вакуумного ионно - плазменного покрытий на основе Ti-(C-Si) с двух электродуговых испарителей.

Глава 4. Исследование свойств многослойных покрытий системы TiC-Si.

4.1. Адгезия осаждаемого покрытия.

4.2. Результаты масс-спектрального анализа образцов с многослойными покрытиями системы Ti-C-Si.

4.3. Результаты рентгеноструктурного анализа образцов с многослойными покрытиями системы Ti-C-Si.

4.4. Влияние термической обработки на изменение относительных интенсивностей фаз синтезированного многослойного покрытия Ti-C-Si.

4.5. Результаты исследования микротвердости образцов с ф многослойными покрытиями системы Ti-C-Si.

4.6. Результаты исследования электродного потенциала образцов с многослойными покрытиями системы Ti-C-Si.

4.7. Исследование релаксационной стойкости и термостойкости многослойных покрытий системы Ti-C-Si.

Глава 5. Разработка технологии ионно-плазменного осаждения и термической обработки многослойных покрытий системы 123 Ti-c-Si.

5.1. Разработка технологии ионно-плазменного осаждения многослойных покрытий системы Ti-C-Si в условиях плазменного ассистирования и их последующей 123 термической обработки.

5.2. Разработка технологического процесса осаждения многослойного покрытия системы Ti-C-Si.

При производстве энергетических установок (авиационных газотурбинных двигателей, газотурбинных установок для перекачки нефти и газа, теплоэнергетических станций) все большее применение находят технологии, способные коренным образом улучшить качественные показатели выпускаемых изделий. К таким технологиям, в частности, относятся вакуумные ионно-плазменные методы обработки, позволяющие создавать на поверхности защитные покрытия, обеспечивающие, как следствие, повышение эксплуатационных свойств деталей.

Применяемые в настоящее время защитные покрытия для целого ряда деталей энергетических установок, работающих в условиях высоких температур, нагрузок и агрессивных сред не в полной мере отвечают необходимому комплексу требований по их защите. В связи с чем, продолжается поиск новых способов и процессов нанесения покрытий в направлении создания многослойных композиций, обладающих более высокими эксплуатационными свойствами по сравнению с монослойными.

Карбиды, силициды и карбосилициды металлов обладают уникальным сочетанием высокой твердости, коррозионной стойкости и термодинамической устойчивости, однако получение таких фаз традиционными методами связано с высокой температурой и продолжительностью процесса их синтеза. При этом технологии получения защитных покрытий из таких композиций отсутствуют.

На основе анализа литературных источников и предварительных исследований было высказано предположение (гипотеза) о том, что если осуществить в вакууме ионно-плазменное последовательное осаждение веществ системы Т^-С-Б! при их одновременной ионной бомбардировке, то возможно получение многослойного покрытия, содержащего такие фазы как карбиды, силициды и карбосилициды титана, а при последующей термической обработке - регулирование его фазового состава.

Актуальность исследований подтверждается тем, что они включены в Государственную научно-техническую программу академии наук Республики Башкортостан. Это проекты: «Композиционные конденсированные ионно-плазменные покрытия для изделий машиностроения», «Исследование физико-химических закономерностей взаимодействия электронных, ионных и плазменных потоков с поверхностью конструкционных материалов, моделирование и разработка проектов электронно-ионно-плазменных технологий», «Многофункциональные ионно-плазменные покрытия для изделий межотраслевого назначения». Исследования выполнялись также по грантам «Ведущие научные школы Российской Федерации» «Исследование и разработка ионно-плазменной технологии создания многофункциональных слоевых покрытий на основе композиции углерод-металл и алюминий -металл» (НШ-294.2003.8) и «Технология ионно-имплантационного модифицирования и ионно-плазменного осаждения покрытий применительно к изделиям новых поколений» (№00-15-99053).

Основные научные результаты, полученные лично автором и выносимые на защиту:

1. Метод и технология ионно-плазменного осаждения многослойных покрытий системы Тл-С-Б! в условиях плазменного ассистирования, содержащих карбиды и карбосилициды титана с использованием в качестве катода - графита, пропитанного кремнием и их термической обработки.

2. Математическая модель ионно-плазменного осаждения многослойных покрытий системы Тл-С-Б! с двух электродуговых испарителей.

3. Закономерности влияния толщины слоев многослойного покрытия системы Тл-С-Б! на свойства поверхностного слоя.

4. Закономерности изменения свойств поверхностного слоя с многослойными покрытиями системы ТьС^ в зависимости от температуры термической обработки.

Научная новизна:

1. Впервые разработан метод получения многослойных ионно-плазменных покрытий системы Т1-С-81, основанный на последовательном осаждении слоев Л и С-81 из плазмы, генерируемой титановым и графито-кремниевым катодами в условиях дополнительной ионной бомбардировки и их последующей термической обработкой.

2. Впервые установлено, что при осаждении покрытий системы Тл-С-^ методом последовательного осаждения слоев в условиях плазменного ассистирования образуются сложные карбиды и карбосилициды титана.

3. Разработана математическая модель процесса осаждения многослойных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы Тл-С-81 с двух электродуговых испарителей, учитывающая положение изделий относительно плазменных потоков.

4. Впервые экспериментально установлено повышение микротвердости, коррозионной стойкости и релаксационной стойкости многослойных покрытий системы 14-0-81 с уменьшением толщины отдельных слоев до нанометровых значений (30.200 нм). Показано что, изменяя направленным образом параметры покрытия за счет регулирования процесса осаждения, обеспечивается повышение качества поверхностного слоя.

5. Впервые экспериментально установлен диапазон температур термической обработки деталей с многослойными покрытиями системы ТЧ-С-81, в котором наблюдается повышение микротвердости, коррозионной стойкости и термостойкости, что объясняется увеличением содержания карбидов и карбосилицидов титана в покрытии и сохранением многослойной композиции. Показано, что регулированием температуры термической обработки позволяет управлять качеством поверхностного слоя.

Общая методика исследования: В работе использовались методы оценки циклической термостойкости, релаксационной стойкости, измерения электродного потенциала поверхности.

Фазовый состав поверхности образцов с покрытием исследовался методами рентгеноструктурного анализа (дифрактометр ДРОН-4-07), методом вторичной ионной масс-спектроскопии (Полюс-4). Металлографический анализ проводился на микроскопе «МЕТАУАЬ®», измерение микротвердости производилось на приборе ПМТ-3.

Практическая ценность работы:

1. Разработан способ вакуумного ионно-плазменного нанесения многослойных композитов, содержащих сложные карбиды (Приоритет № 2004121288 от 12.07.2004).

2. Разработана методика аналитического расчета и выбора технологических характеристик процесса осаждения вакуумного ионно-плазменного покрытия системы И-С-Б! в зависимости от его толщины и количества слоев.

3. Разработана технология осаждения и термической обработки вакуумных ионно-плазменных многослойных покрытий системы ТЧ-С-81 применительно к деталям энергетических установок.

4. Разработан и предложен к внедрению технологический процесс нанесения и термической обработки многослойных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы Т1-С-81 для защиты лопаток компрессора высокого давления ГТД для ОАО «Уфимское моторостроительное производственное объединение». Результаты исследований внедрены в учебный процесс УГАТУ в виде методических указаний к лабораторным работам по специальности 150206 «Машины и технология высокоэффективных процессов обработки материалов».

Апробация работы: Основные результаты работы докладывались и обсуждались на: Всероссийской молодежной научной конференции «VI Королевские чтения», Самара - 2001; Пятой международной конференция "Модификация свойств конструкционных материалов пучками заряженных частиц", Томск - 2002; Международной конференции «Материаловедение и современные технологии», Магнитогорск - 2003; Международной научно-технической конференции «Проблемы и перспективы развития двигателестроения», Самара - 2003; Международном совещании «Радиационная физика твердого тела», Севастополь - 2004; XI научно-техническая конференции с участием зарубежных специалистов «Вакуумная наука и техника», Судак - 2004; Региональных научно-технических конференциях, Уфа - 2000 - 2004 г.г.

Публикации: По теме диссертации опубликовано 18 печатных работ.

Структура и объем работы: Диссертация состоит из введения, 5 глав, основных выводов и приложений, изложена на 152 станицах, содержит 59 рисунков, 17 таблиц, библиографию из 113 наименований и одно приложение.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Впервые разработана^ реализована на практике новая технология ионно-плазменного осаждения и термической обработки многослойных покрытий системы ТС-С-Б^ обеспечивающая повышения качества поверхностного слоя деталей энергетических установок.

2. Разработан принципиально новый метод получения многослойных ионно-плазменных покрытий системы Т1-С-81, основанный на последовательном осаждении слоев Т1 и С-Б1 из плазмы, генерируемой титановым и графито-кремниевым катодами и их последующей термической обработкой. Дополнительная бомбардировка ионами аргона конденсированного покрытия позволяет получать многослойные многокомпонентные покрытия системы Т1-С-81 содержащие карбиды и карбосилициды титана.

3. Разработана математическая модель процесса осаждения многослойных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы ТЬС-Б! с двух электродуговых испарителей, учитывающая положение изделий относительно плазменных потоков.

4. Установлено, что осаждение Т1, чередующегося с осаждением С и в условиях дополнительной бомбардировки ионами Аг приводит к формированию многослойного покрытия, содержащего титан, углерод, карбиды титана и кремния, силициды титана, карбосилициды. При переходе от многослойного покрытия к многослойному композиту, вследствие взаимодействия между слоями Т1 и С-81 на границе раздела слоев, происходит снижение содержания Т1, С и повышение содержания карбида и карбосилицида титана.

5. Установлено, что с ростом температуры термической обработки происходит снижение содержания Т\, С и повышение содержания карбида и карбосилицида титана в многослойном композите, что обусловлено более активным протеканием межслоевых диффузионных процессов.

6. Установлено, что по сравнению с многослойным покрытием микротвердость многослойного композита выше на 20 - 50 %, электродный потенциал ниже на 20 — 25 %, релаксационная стойкость выше на 30%, что связано с увеличением содержания карбида и карбосилицида титана в многослойном композите.

7. Установлено, что вакуумный отжиг многослойного композита при температуре 200 - 300°С и т = 20 мин. приводит к повышению микротвердости на 20 - 40 %, понижению электродного потенциала поверхности на 30-35 %, повышению релаксационной стойкости на 25 - 30 %. Это объясняется тем, что в процессе термической обработки происходит более активное протекание межслоевых диффузионных процессов, обеспечивающих увеличение содержания карбида и карбосилицида титана в многослойном композите.

8. Разработан и предложен к внедрению в производство типовой технологический процесс нанесения многослойных защитных вакуумных ионно-плазменных покрытий системы ТьС-81 в условиях дополнительной ионной бомбардировки на лопатки компрессора высокого давления ГТД.

1. Абрамов A.C., Виноградов А.Я., Косарев А.И. и др. Исследование ионной бомбардировки пленок аморфного кремния в процессе плазмохимического осаждения в высокочастотном разряде. // Журнал технической физики, 1998, том 68, №2.-С.52-59

2. Авраменко Б.А., Бугаев Е.А., Зубарев E.H. и др. Структура слоев кобальта в многослойной композиции Со/С // Харьковская научная ассамблея. 2003 -С.212-217.

3. Аксенов И.И., Белоус В.А., Заднепровский Ю.А. и др., Осаждение «Толстых» Металлических слоев из плазмы дугового разряда в вакууме. // Вакуумные технологические процессы получения тонких пленок и покрытий: Харьков 2001.-С.226-231.

4. Аксенов И.И., Стрельницкий В.Е. Синтез безводородных пленок алмазоподобного углерода//Харьковская ассамблея. 2003 -С.96-105.

5. Алексеев Н.И., Дюжев Г.А. Статистическая модель образования фуллеренов на основе квантовохимических расчетов // Журнал технической физики, 2001, т. 71, вып.5, С-67-70

6. Андриевский P.A.,. Анисимова И.А, Анисимов В.П. Формирование структуры и микротвердость многослойных дуговых конденсатов на основе нитридов Ti, Zr, Nb и Cr // Физика и химия обработки материалов №2,1992.-С.99-103.

7. Анциферов В.Н., Косогор С.П. Многослойные вакуумно-плазменные покрытия на основе карбидов титана и хрома, их структура и свойства//Физика и химия обработки материалов, 1996, №6. -С.61-65.

8. Барвинок В.А. Управление напряженным состоянием и свойства плазменных покрытий. -М.: Машиностроение, 1990. 385 с.

9. Белый A.B., Карпенко Г.Д., Мышкин Н.К. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев. — Москва: Машиностроение, 1991.

10. Богданович В.И. Кинетика плазмохимического синтеза нитридных покрытий из ускоренных плазменных потоков // Харьковская научная ассамблея. 2003. -С.301-303.

11. Бойко A.B., Блинков И.В., Полянский A.M. и др. Разработка и нанесение защитного покрытия на материал лопатки соплового аппарата турбины многоразового ракетного жидкостного двигателя // Физика и химия обработки материалов, 2004, №1. С.48-50.

12. Бойченко М.К., Булыгина Е.В., Быков Ю.А. и др. Исследование твердости сверхтонких пленок // Харьковская научная ассамблея. 2003 -С. 144-147.

13. Борисов Д.П., Гончаренко И.М., Коваль H.H. и др. Ионно-плазменное формирование износостойких слоев на поверхности конструкционной стали//Физика и химия обработки материалов, 1997. №4.-С.40-44.

14. Будилов В.В., Иванов В.Ю., Мухин B.C. Интегрированные вакуумные ионно-плазменные технологии обработки деталей газотурбинных двигателей. -Уфа, Гилем, 2004. -216с.

15. Будилов В.В., Мухин B.C., Минаева О.Б. Математическое моделирование процессов осаждения вакуумных ионно-плазменных покрытий // Изв. Вузов. Авиационная техника №1,1995.- С.92-95.

16. Будилов B.B. Обеспечение эксплуатационных свойств деталей ГТД вакуумными ионно-плазменными методами обработки с учетом технологической наследственности. Диссертация на соискание доктора технических наук. -Уфа, 1994. 372 с.

17. Будилов В.В. Технология вакуумного ионно-плазменного нанесения покрытий // УГАТУ, Уфа, 1993. -77 с.

18. Будилов В.В. Физические основы вакуумно-плазменной технологии нанесения покрытий // УГАТУ, Уфа, 1993. -74 с.

19. Булатов В.П., Гинзбург Б.М., Козырев Ю.П., Красный В.А., Седаков Е.Б., Кузнецов В.Г. Влияние режимов вакуумно-дугового напыления на износостойкость карбидо-титановых покрытий. Трение и износ. -1994. -15. -№ 6. -С.1009.

20. Буров И.В., Лисенков A.A. Современное состояние и перспективы развития технологии вакуумного дугового нанесения износостойких покрытий //Вакуумная техника и технология. 2002, Том 12 №1. -С.55-59.

21. Бычков С.А., Моляр А.Г., Нечипоренко О.Ю., Семенченко В.П. Многослойные и многокомпонентные ионно-плазменные покрытия

22. Вершина А.К., Бельчин И.А., Пителько A.A. Защитно-декоративные свойства электродуговых вакуумных Ti и TiN-покрытий, осажденных в потоках плазмы // Физика и химия обработки материалов. -1990, -Т5. -С.93-96.

23. Верещак A.C. Основные аспекты применения и совершенствования режущих инструментов с износостойкими покрытиями //СТИН №9, 2000.» С. 33-40

24. Ветров Н.З., Кузнецов В., Лисенков A.A. и др. Влияние капельной фракции на газопоглощающие свойства титанового покрытия, формируемого из плазмы вакуумно-дугового разряда// Вакуумная техника и технология 1999, т. 9, №3, С.27-30.

25. Волин Э.М. Ионно-плазменные методы получения износостойких покрытий ( Обзор зарубежной литературы за 1979-1983 гг.) // Технология легких сплавов. .-1984.-№ 10

26. Воронин Н. А., Семёнов А. П. Вакуумные ионно-плазменные технологии упрочнения поверхностей деталей машин // Сб. «Методы и средства упрочнения поверхностей деталей концентрированными потоками энергий». Москва: Наука, 1991. -402 с.

27. Вторичная ионная масс-спектрометрия //Методические указания по спецкурсу «Электронная микроскопия и микроанализ». - Уфа, 2000. — 25с.

28. Габович М.Д. Физика и техника плазменных источников ионов. -М.: Атомиздат, 1972. -356 с.

29. Галкина М.Е., Гончаров И.Ю., Колпаков А.Я. и др. Отжиг углеродных конденсатов, полученных импульсным вакуумно-дуговым методом // Харьковская научная ассамблея. 2003. -С.233-235.

30. Гальченко Н.К., Белюк С.И., Панин В.Е. и др. Электронно-лучевая наплавка композиционных покрытий на основе диборида титана //Физика и химия обработки материалов. 2002, №4.-С.68-72.

31. Гальченко Н.К., Дампилон Б.В., Белюк С.И. и др. Покрытия на основе азотистой стали с карбонитридным упрочнением, полученные методом электронно-лучевой наплавки // Физика и химия обработки материалов, 2003, №2. С.61-65.

32. Гасилин В.В., Маринин В.Г., Незовибатько Ю.Н. и др. Нанесение покрытий в дуговом разряде с помощью высокочастотных полей // Вакуумные технологические процессы получения тонких пленок и покрытий: Харьков, 2001. -С.141-144.

33. Гилев В.Г. Синтез нанопористых материалов и мембран на основе карбида кремния в дисперсных реакционных системах // Физика и химия обработки материалов, 2003, №2. С.79-84.

34. Гнесин Г.Г., Фоменко С.Н. Износостойкие покрытия на инструментальных материалах (обзор) // Порошковая металлургия. 1996. -№9-10.- С. 17-26.

35. Гнюсов С.Ф., Иванов Ю.Ф., Ротштейн В.П. Поверхностная и объемная модификация марганцовистой стали сильноточным низкоэнергетическим электронным пучком // Физика и химия обработки материалов, 2003, №1. С. 16-21.

36. Горелик С.С., Скаков Ю.А., Расторгуев J1.H. Рентгенографический и электронно-оптический анализ. -М.: МИСИС, 1994. -328 с.

37. Гусев А.И. Нанокристаллические материалы: Методы получения и свойства НИСО УрО РАН, Екатеринбург, 1998

38. Елинсон В.М. Ионно-плазменные методы конструирования поверхности на основе пленок углерода//Харьковская научная ассамблея, 2003. — С.169-188.

39. Елисеев Ю.С., Бойцов А.Г., Крымов В.В., Хворостухин Л.А. Технология производства авиационных газотурбинных двигателей / М.: Машиностроение, 2003, -512 с.

40. Ерузин A.A., Афанасьев В.Н., Гавриленко И.Б. и др. Свойства углеродистых полимерных пленок, полученных с помощью дугового разряда на полом катоде // Физика и химия обработки материалов, 2003, №4. С.28-30.

41. Жоу Кесонг, Жанг Ронгуо Исследования и разработка технологии поверхностной обработки металлов в Китае // Физика и химия обработки материалов, 1997. -№ 5. -С. 64 -73.

42. Захаров A.M. Диаграммы состояния двойных и тройных систем. -М: Металлургия. 1978. 294 с.

43. Заявка 20935 Англия. Механические свойства пленок нитрида титана. Плазменное осаждение пленок нитрида титана / Мюзил Дж., Вискожид Дж., Баснер Р., Уэллер Ф. Опубл. 1985.

44. Игнатенко П.И., Терпий Д.Н., Гончаров A.A. и др. Получение многослойных пленок с помощью ВЧ магнетронного распыления мишеней VB2 и ZrB2 // Харьковская научная ассамблея. 2003. -С. 114118.

45. Иванченко Л.А., Паскал В.В., Литовченко H.A. и др. Исследование структуры и физико-химических свойств карбонитрида титана переменного состава // Физика и химия обработки материалов, 1992 ,№4, С.83-87

46. Калашникова М.С., Белова С.А., Мазепина Ю.А. и др. Коррозионная стойкость поверхностных слоев конструкционных сталей после лазерной обработки // Физика и химия обработки материалов, 2003, №2. С.39-43.

47. Карпов Ю.И., Чижмаков М.Б. Особенности формирования покрытий Ti (N,C) на твердосплавных пластинах // Вестник машиностроения. № 3. - 1992.

48. Кипарисов С.С. , Левинский Ю.В., Петров А.П. Карбид титана -М.: Металлургия. 1987. -216 с.

49. Коваль H.H. Источники низкотемпературной плазмы и электронных пучков на основе дуговых разрядов низкого давления с полым анодом / Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора технических наук. Томск, 2000. -74 с.

50. Когновицкий С.О., Нащекин A.B. и др. Композитные фуллереносодержащие наноструктуры C60-CdTe(-CdSe) // Журнал технической физики, 2003, т. 29, вып.11, С.79-85

51. Ковивчак B.C., Попов Е.В., Михайлов К.А. и др. Модификация AI сплавов мощным ионным пучком при повышенных температурах // Физика и химия обработки материалов, 2004, №1. С.28-30.

52. Костржицкий А.И., Лебединский О.В. Многокомпонентные вакуумные покрытия. -М.: Машиностроение, 1987.-208 с.

53. Костюк Г.И., Волошко А.Ю.,.Гулый С.В и др. Исследование влияния стационарного ВЧ-разряда на процесс формирования покрытий, наносимых методом КИБ // Вакуумные технологические процессы получения тонких пленок и покрытий: Харьков, 2001.-С.239-250.

54. Кузьмичев А.И. Импульсные магнетронные распылительные системы // Вакуумные технологические процессы получения тонких пленок и покрытий: Харьков. 2001.-С.221-245.

55. Лахтин Ю. М. Металловедение и термическая обработка металлов: Учебник для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. -М.: Металлургия, 1983. -360 с.

56. Лазарев Э.М., Бецофен С.Я. Фазовый состав, структура, текстура и остаточные напряжения в покрытиях из нитрида и карбида титана натвердых сплавах и сталях // Физика и химия обработки материалов 1993,№6, С. -60-64 ^

57. Литвинов А. А. Изучение физических основ получения композиционных покрытий в тройной системе Ti-Zr-N //Физика и химия обработки материалов, 2001. №4. -С.76-81.

58. Ляшенко Б.А., Рутковский A.B., Сорока Е.Б. и др. Свойства TiN покрытия, нанесенного на сталь Х18Н9Т методом КИБ //6-я Международная конференция «Пленки и покрытия 2001» С. 173-175.

59. Максимович Г.Г., Шатинский В.Ф. Физико-химические процессы при плазменном напылении и разрушении материалов с покрытиями. -Киев: Наукова думка , 1983. -264 с.

60. Малыхин C.B., Першин Ю.П., Пугачев А.Т. и др. Структура многослойных периодических пленочных композиций W/Si, полученных магнетронным распылением // Вакуумные технологические процессы получения тонких пленок и покрытий: Харьков 2001.-С.334-336.

61. Маринин В.Г., Таран B.C. О влиянии ионно-плазменных покрытий на стойкость изделий из стали // Харьковская научная ассамблея, 2002, С.314-318.

62. Маринин В.Г. Эрозия PVD-покрытий при воздействии кавитации и пароводяного конденсата // Вакуумные технологические процессы получения тонких пленок и покрытий: Харьков 2001.-С. 177-180.

63. Масленков С.Б., Масленкова Е.А. Стали и сплавы для высоких температур: Справ. Изд. В 2-х кн. Кн.1/-М.: Металлургия, 1991, 383 с.

64. Мацевитый В.М., Борушко М.С., Береснев В.М., Романова Л.М., Удовенко Е.С. Структура и механические свойства вакуумно-плазменных покрытий TiCN // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. -1984.-№ 3.

65. Мелехов В.Д., Романьков С.Е., Волкова Т.В. Влияние температуры и ионного облучения на динамику структурной перестройки сплава Ti48AL-2Nb при искусственном старении // Физика и химия обработки материалов, 2003, №1. С.5-11.

66. Металловедение и термическая обработка стали: Справ. Изд. В 3-х т./ Под ред. Бернштейна M.JT. Т. 1. Методы испытаний и исследования. В 2-х кн. М., Металлургия, 1991.

67. Модифицирование и легирование поверхности лазерными, ионными и электронными пучками / под. ред. Паута Дж.М. М.: Машиностроение, 1987.-424 с.

68. Мухин B.C. Технологические аспекты прочности деталей ГТД // Оптимизация процессов обработки конструкционных материалов. -Уфа: УАИД990.-75 с.

69. Мухин B.C., Смыслов A.M., Боровский С.М. Модификация поверхности деталей ГТД по условиям эксплуатации. М.: Машиностроение, 1995, -190 с.

70. Мухин B.C., Шустер Л.Ш. Износ инструмента и долговечность из авиационных материалов. -Уфа: Уаи, 1987. -215 с.

71. Насыров Ш.Г. Особенности создания и использования ионно-плазменных покрытий // М.: Машиностроитель, 1999. №11,- С.54-55.

72. Новиков И.И., Строганов Г.Б., Новиков А.И. Металловедение, термообработка и рентгенография. -М.:МИСИС, 1994. -480с.

73. Панфилов Ю.В. Оборудование для нанесения тонких пленок в вакууме//Харьковская научная ассамблея, 2003.-С.204-215.

74. Панфилов Ю.В., Осипов A.B., Авцинов Р.И. Синтез тонкопленочных покрытий с повышенными прочностными свойствами //Вакуумная наука и техника: Материалы VIII научно-технической конференции с участием зарубежных специалистов.-М.:МГИЭМ.2001.-С.145-152.

75. Пашнев В.К., Опалев O.A., Выровец И.И. и др. Тлеющий разряд для нанесения алмазных покрытий на большие поверхности // Вакуумные технологические процессы получения тонких пленок и покрытий: -Харьков, 2001.-С.61-64.

76. Перспективы применения ионной обработки в авиадвигателестроении / Каблов E.H., Мубояджян С.А., Сулима A.M., Ягодкин Ю.Д. и др.// Авиационная промышленность. -1992. -№ 9. -С. 9-12.

77. Пятыхин Л.И., Падалка В.Г., Купченко В.В. и др. Исследование коррозионных свойств вакуумно-плазменных нитридно-титановых покрытий на сплаве ВТ-8 // Защита металлов. -1988. -T.XXIV. -№6.-С.996-998.

78. Ройх И.Л., Колтунова JI.H., Лебединский О.В. Защитные покрытия, получаемые методом ионного осаждения в вакууме. -М.: Машиностроение, 1976. -350 с.

79. Рыженков В.А., Крайнов В.К., Нефедкин С.И. и др. Исследование коррозионной стойкости титановых ионно-плазменных покрытий // Харьковская научная ассамблея, 2003. -С.292-294.

80. Савинков H.A. Адгезионные свойства пленок оксида и нитрида титана на поверхности диэлектриков и методика неразрушающего контроля адгезионной прочности // Физика и химия обработки материалов, 2004, №1. С.58-61.

81. Сайдахмедов Р.Х. Прогнозирование фазового состава и свойств ионно-плазменных покрытий на основе карбидов титана и ниобия //Физика и химия обработки материалов, 2002.-№5,-С. 18-20.

82. Синолицин Э.К. Получение прочного сцепления с подложкой при низкоскоростном напылении жидких металлических частиц // Физика и химия обработки материалов, 2003, №1. С.49-52.

83. Соболь Е.А., Гладких Л.И., Соболь О.В. и др. Механизм ß-WC—>a-W2C превращения при отжиге пленок карбида вольфрама, полученных магнетронным распылением // Вакуумные технологические процессы получения тонких пленок и покрытий:-Харьков 2001.-С.330-333.

84. Современные технологии в производстве газотурбинных двигателей / Колл. авторов; Под ред. А.Г. Братухина, Г.К. Язова, Б.Е. Карасева. -М.: Машиностроение, 1997.-416с.

85. Справочник оператора установок по нанесению покрытий в вакууме / Костржицкий А.И., Карпов В.Ф., Кабанченко М.П. и др. -М.: Машиностроение, 1991. -176 с.

86. Сулима A.M., Шулов В.А., Ягодкин Ю.Д. Поверхностный слой и эксплуатационные свойства деталей машин. М.: Машиностроение, 1988.-241с.

87. Сухова H.A. Анализ методов получения высокотвердых покрытий на основе графита и композиции графит-металл / Сухова H.A.// Технологические проблемы развития машиностроения в Башкортостане.: Сборник научных трудов.-Уфа, 2001.-С. 124-134.

88. Сухова Н.А Разработка метода получения высокотвердых композиционных металлографических покрытий. //Вестник УГАТУ -Уфа, 2002-С.211-214.

89. Табаков В.П. Применение покрытий на основе карбонитрида титана для повышения стойкости режущего инструмента // Станки и инструменты-№ 11.-1991.

90. Токмань В.В.,. Проценко И.Е, Чорноус А.Н. Особенности кристаллической структуры и электрических свойств пленочных материалов на основе Ti, Ni и Со. // Вакуумные технологические процессы получения тонких пленок и покрытий. -Харьков. 2001.-С.23-26

91. Третьяков И.П., Верещака A.C. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями. Москва: Машиностроение, 1986

92. Тушинский Л.И.,Плохов A.B. Исследование структуры и физико-механических свойств покрытий. Новосибирск: Наука, 1986. - 197 с.

93. Углов В.В., Кулешов А.К., Самарцев М.П. и др. Термическая стабильность углеродных композиционных покрытий //Физика и химия обработки материалов №1, 2001. С.55-60.

94. Углов В.В., Приходько Ж.Л., Ходасевич В.В. и др. Влияние состава на механические свойства покрытий (Ti, Zr)N , сформированных методом конденсации с ионной бомбардировкой // Физика и химия обработки материалов, 2003, №5. С.48-52.

95. Файнер Н. И., Румянцев Ю.М., Косинова М.Л. Твердофазные превращения в тонких слоях карбонитрида кремния в процессе высокотемпературного отжига // Вакуумные технологические процессы получения тонких пленок и покрытий: Харьков 2001.-С.247-251.

96. Фокин М. Н. Жигалова К. А. Методы коррозионных испытаний металлов. Под ред. Колотыркина Я. М. -Москва: Металлургия, 1986. -80с.

97. Фукс-Рабинович Г.С. Особенности структуры и свойств комбинированных покрытий для режущего инструмента // Трение и износ. -1994. 15. -№ 6. - С.994.

98. Хамчуков Ю.Д., Бобровский В.В., Сычов И.Ю. и др. Свойства углеродных покрытий, синтезированных из импульсных плазменных потоков и обработанных потоками газовых ионов // Физика и химия обработки материалов, 2003, №5. С.35-39.

99. Ходасевич В.В., Солодухин И.А., Углов В.В. и др. Влияние ионной обработки поверхности подложки на физико-механические свойства осаждаемых покрытий //Вакуумная техника и технология, 1997, №2,.-С.3-6.

100. Черный О.В., Кривуля С.С., Свинаренко А.П. Сверхпроводящие характеристики многослойного композита Nb-Ti/Ti// Вакуумные технологические процессы получения тонких пленок и покрытий: Харьков, 2001. -С.183-185.

101. Ширяев С.А., Атаманов М.В., Гусева М.И. и др. Получение и свойства композиционных покрытий на основе металл-углерод с нанокристаллической структурой // Журнал технической физики, 2002, том 72, вып.2. С. 99-104

102. Шмитт-Томас К.Г. Металловедение для машиностроения //Справочник Москва «Металлургия», 1995. -512 с.

103. ШуловВ.А., Ночовная Н.А., Ремнев Г.Е. и др. Кинетика испарения и абляции при облучении мощными ионными пучками изделий из жаропрочных сплавов с защитными покрытиями // Физика и химия обработки материалов, 2003, №1. С.22-28.

104. Sundgren J.-E., Hentzell T.G. A review of the present state of art in hard coatings growns from the vapor phase // J. Vac. Sci. and Technol A. 1998. -V.4-N5. - P.2259-2279.

105. Koval N.N. Elion nitriding of steels // 5-th International Conference on Modification of Materials with Particle Beams and Plasma Flows. -Tomsk, 2000. -327-329p.