Дослідження поверхневих фізико-хімічних процесів і впливу структури та фазового складу при напилюванні плазмових багатофазових покриттів із керамічними і нанорозмірними складовими на адгезійно – когезійні, міцнісні, демпфувальні характеристики та механізми деформації і руйнування композиційної системи «основа – покриття»
Керівник – Копилов Вячеслав Іванович, доктор технічних наук, професор.
За даним напрямком здійснюються:
- дослідження фізико-хімічних процесів при формуванні плазмових покриттів, математичне моделювання контактної взаємодії, з врахуванням параметрів напилюваних частинок та мікрорельєфу, особливостей деформування, дефектності структури і енергетичного стану частинок і поверхні твердого тіла;
- на основі експериментально - розрахункової методики проводиться оцінка адгезійних, когезійних, пружних характеристик покриттів, їхньої тріщиностійкості, на базі розгляду енергетичного балансу системи в момент виникнення тріщини в умовах дії зовнішнього навантаження, що може призводити відшарування або розтріскування покриттів;
- проводиться комплекс науково-дослідних робіт, цілеспрямованих на управління процесами плазмового (газотермічного) напилювання композиційних, у тому числі керамічних, покриттів з направлено - орієнтованими структурами і з наявністю нерівноважних нанодисперсних фаз.
Матеріали і методика досліджень
Однокомпонентні порошки | ||||
Порошок | Марка (склад) | |||
Мо | ПМ-м (Мо – 99,8 %) | |||
Al2O3 | Г-0, ГОСТ 6912-74 | |||
NiAl | ПН85Ю15 (Ni – 85 %, Al – 15%) | |||
ZrO2 | ДЦ-100, ТУ 342-2000 | |||
NiCr | ПГ-10Н-01, ПГ-12Н-01 | |||
Порошкові суміші | ||||
Склад | NiCr | NiAl | (Al2O3–SiO2) | |
NiAl – (Al2O3–SiO2) | – | 70 | 30 | |
Al2O3 | SiO2 | |||
NiCr – (Al2O3–SiO2) | 70 | – | 80 | 20 |
а) структура наночасток в покритті; б) двовимірна модель атомної структури нанокристалічного матеріалу
МЕТОДИКА ДОСЛІДЖЕНЬ ВЛАСТИВОСТЕЙ ПОКРИТТІВ
Установка для дослідження матеріалів з покриттями на згин
Основні елементи: а) персональний комп'ютер, б) механічна частина, в) панель керування, г) АЦП, д) джерело живлення АЦП
Схематичне зображення та електрична схема установки для дослідження електропровідності
1 - зразок з покриттям; 2 - затискачі; 3 - діодний міст; 4 - понижуючий трансформатор; 5 - лабораторний автотрансформатор
Установка для вимірювання внутрішнього тертя
(а) (б)
а) загальний вигляд б) спрорщена схема установки
МОДЕЛІ РУЙНУВАННЯ МАТЕРІАЛІВ З ПОКРИТТЯМ, ЩО ДОСЛІДЖУЮЮТЬСЯ
Типи тріщин в системі покриття-основа: а) тріщина розтріскування; б) тріщина відшаровування; в) тріщина в покритті в площині паралельній границі розподілу; г) тріщина в основі в площині паралельній границі розподілу
Поява первинної тріщини
МІКРОСТРУКТУРНА МОДЕЛЬ ВЗАЄМОДІЇ РОЗПЛЮЩЕНИХ ЧАСТИНОК В ПОКРИТТІ
Схематичне зображення фрагменту системи основа – покриття для різних варіантів виникнення тріщин
1 – трансламелярна тріщина; 2 – межламелярная тріщина; 3 – тріщина на границі розділу (міжфазна тріщина); 4 – транскристалітна тріщина; 5 – міжкристалітна тріщина; 6 – міжфазна тріщина
Криві навантаження – прогин для зразків при випробуваннях на згин для різних видів покриттів