Формирование наноструктурированных Ti-Al-Nn и Ti-Al-C-N покрытий для космической техники и исследование их оптических и электрофизических свойств : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Ф. Ф. Комаров

Abstract

Объектом исследования являлись наноструктурированные пленки Ti-Al-N и Ti-Al-C-N, сформированные методом реактивного магнетронного распыления в различных технологических режимах. Цель НИР – разработка физических основ и технологических режимов контролируемого реактивного магнетронного осаждения наноструктурированных покрытий Ti-Al-N и Ti-Al-C-N с оптимальными оптическими и электрофизическими свойствами для их использования в качестве материалов космической техники. Исследование состава и морфологии пленок Ti-Al-N и Ti-Al-C-N основывается на использовании методов растровой электронной микроскопии, энергодисперсионного рентгеновского анализа, рентгеноструктурного анализа и комбинационного рассеяния света. Поверхностное сопротивление измерялось четырехзондовым методом. Оптические характеристики сформированных покрытий изучались спектрофотометрическими методами. В результате рассмотрены и оптимизированы процессы формирования наноструктурированных покрытий Ti-Al-N и Ti-Al-C-N методом реактивного магнетронного осаждения; установлено влияние потенциала смещения и нагрева подложки на состав, особенности структуры, электрофизические и оптические свойства сформированных покрытий; показано, что исследуемые покрытия имеют небольшие значения поверхностных сопротивлений (1,07—20,82 Ом/м) и являются проводящими. Обнаружено, что для покрытий Ti-Al-N в зависимости от потенциала смещения и температуры нагрева подложки коэффициент солнечного поглощения αs находился в диапазоне от 0,64 до 0,72, для Ti-Al-C-N – от 0,24 до 0,75. Коэффициент эмиссии ε0 в зависимости для Ti-Al-N имел значение от 0,33 до 0,51, для Ti-Al-C-N – от 0,31 до 0,52. Соотношение αs/ε0 для Ti-Al-N находилось в пределах от 1,43 до 1,97, для Ti-Al-C-N – от 0,60 до 2,14. Полученные экспериментальные результаты представляют интерес как для решения фундаментальных проблем в области физики конденсированного состояния, так и для решения ряда прикладных задач. Практическая значимость выводов научного исследования состоит в разработке физико-технологических основ для создания наноструктурных покрытий Ti-Al-N и Ti-Al-C-N с улучшенными механическими, биологическими и уникальными оптическими свойствами. Результаты НИР могут быть использованы в технологических процессах ионно-плазменного напыления ОАО «Минский часовой завод» и ЗАО «Аламэкс» (получены справки о возможном практическом использовании результатов исследования) и представляют практический интерес для промышленных предприятий машиностроительного и металлургического профиля.