Разработка инновационной технологии получения износостойких и химически стойких покрытий на основе тройных и четверных нитридных систем вольфрама, молибдена, циркония, алюминия и тантала : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель В. В. Углов

Abstract

Объектами исследования служили покрытия, состоящие из систем тройных и четверных нитридов тантала, вольфрама, молибдена, алюминия и циркония. Целью работы является разработка инновационной технологии синтеза защитных покрытий на основе сложных нитридов тантала, вольфрама, молибдена, алюминия и циркония с использованием эффекта термофлуктуационного плавления, а также исследование состава и износостойкости полученных тройных и четверных нитридных покрытий. Основными методами исследований являются: резерфордовское обратное рассеяние, рентгеноструктурный анализ и трибологические испытания. В процессе работы использовались приборы: Тандетронный ускоритель УКП-2-1, дифрактометр Rigaku Ultima IV и трибометр УИПТ-1. В результате выполнения работы методом магнетронного осаждения были отработаны технологические режимы получения покрытий сложных тройных и четверных нитридов Ta-W-N, Ta-Mo-N, Ta-Zr-N, Ta-Al-N, W-Mo-N, W-Zr-N, Ta-W-Mo-N, Ta-W-Zr-N, W-Mo-Zr-N, W-Zr-Al-N и проведена оптимизация режимов их осаждения. Установлена линейная зависимость отношения концентраций металлических компонент от соотношения мощностей на соответствующих магнетронах для всех синтезированных систем. Обнаружено формирование твердых растворов на основе нитридов Ta, W, Mo, Al. При высоких концентрациях Ta и Zr образуются рентгеноаморфные покрытия. Для четверных покрытий формируются многофазные системы на основе мононитридов тантала, вольфрама, циркония, молибдена и алюминия. Для малых концентраций молибдена имеет место формирование рентгеноаморфного нитрида молибдена. Установлено, что с ростом концентрации тантала в покрытиях Ta-W-N, Ta-Al-N, Ta-Mo-N, Ta-Zr-N увеличивается их износостойкость. Получено, что наиболее низким коэффициентом трения обладают тройные системы на основе молибдена, содержание которого в покрытии составляет 20-30 % атомной доли. Обнаружено увеличение износостойкости четверных покрытий по сравнению с тройными системами. Установлено, что система W-Zr-Al-N является наиболее износостойкой. Получено, что наиболее низким коэффициентом трения обладают четверные системы с добавлением молибдена и алюминия, а наибольшим системы с добавлением циркония.