В данной работе изложена сущность подхода к созданию композиционного наноструктурированного порошка пригодного для напыления на основе использования технологий механического легирования. Проведен анализ системы алюминий-нитрид кремния. Изучена технология создания композиционных порошков. Определены оптимальные условия механохимического синтеза указанной системы. На основе результатов исследования был выбран оптимальный способ напыления полученного порошка.

This paper outlines the essence of the approach to creating a composite nanostructured powder suitable for spraying based on the use of mechanical alloying technologies. The analysis of the aluminum-silicon nitride system was performed. The technology of creating composite powders has been studied. The optimal conditions for the mechanochemical synthesis of the specified system are determined. Based on the results of the study, the optimal method of spraying the obtained powder was chosen.

• ВВЕДЕНИЕ
  • ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ ПОРОШКОВ ДЛЯ НАПЫЛЕНИЯ
  • 1.1. Современное состояние области техники, занимающейся напылением износостойких покрытий
  • 1.2. Методы нанесения покрытий и предъявляемые ими требования к напыляемому материалу
  • 1.2.1. Классификация методов нанесения износостойких покрытий
• Способ нанесения покрытия на поверхность детали определяется как свойствами материала покрытия и инструмента, так и особенностью протекания процессов формирования покрытия. Методы нанесения покрытий подразделяются на две основные группы.
• К первой группе относят методы химического осаждения покрытий из парогазовой фазы (CVD - chemical vapor deposition) [3]. Формирование покрытия происходит вследствие химических реакций между парогазовыми смесями, состоящих из соединения металлоносителя и носителя второго компонента, являющегося как газотранспортером, так и восстановителем. Также, при формировании покрытия важна структура поверхности инструментального материала, и гетеродиффузионные реакции между конденсатом и материалом инструмента. Такие методы задействуют при нанесении покрытий на основе карбидов, нитридов, карбонитридов титана, оксида алюминия. Метод CVD проводится при высоких температурах (1000 - 1100 °С), в связи с этим невозможно нанести покрытия данным методом на инструменты из быстрорежущих сталей, которые были подвергнуты термической обработке [4].
• У метода CVD существуют достоинства и недостатки, которые приведены ниже.
• Достоинства:
• Недостатки:
• Ко второй группе относятся методы физического осаждения покрытий (PVD - physical vapor deposition) [4]. К ним относятся: способы получения тонких пленок распылением материалов ионной бомбардировкой (РИБ); способ генерации потока осаждаемого вещества термическим испарением (МТИ).
• Суть методов РИБ заключается в следующем:
• В вакууме, под действием ионизирующего излучения при определенной энергии, проводится бомбардировка материала ускоренными ионами, которые формируют покрытие (мишень), что приводит к частичной или полной её ионизации. В качестве такого материала могут выступать металлы (включая тугоплавкие), сплавы (также и многокомпонентные), полупроводники. Осущесвтляется ионное распыление, то есть ионы материала падают на подложку, тем самым, формируя покрытия.
• Характеристикой процесса ионного распыления служит коэффициент распыления, определяемый числом атомов, которые выбиваются с бомбардируемой поверхности падающим ионом. При возрастании энергии бомбардирующих ионов выше 100 эВ коэффициент распыления резко увеличивается и в области 5-10 кэВ выходит на насыщение. Дальнейшее повышение кинетической энергии свыше 100 кэВ приводит к снижению распыления, вызванному радиационными эффектами и внедрениями ионов в кристаллическую решетку. Распыление вызывается, главным образом, передачей импульса энергии от бомбардирующей частицы атомам кристаллической решетки вследствие серии поочередных столкновений. Перенос импульса от падающих ионов протекает в первых атомных слоях решетки [5].
• Чаще всего в качестве источника бомбардирующих ионов является инертный газ аргон, обладающий достаточной для распыления массой и обоснован свой малой стоимостью относительно многих других газов. В установках поток распыленных атомов создается или в результате бомбардировки ионами плазменного разряда, или из-за бомбардировки ускоренными ионами, эмитированными автономным источником.
  • 1.2.2. Основные требования к напыляемому материалу
  • 1.3. Создание композиционного материала для напыления, как способ создания наноструктуры в износостойких покрытиях
  • 1.3.1. Механохимический синтез
  • 1.3.2. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС)
  • 1.4. Преимущества наноструктурного состояния
  • 1.5. Методы контроля состава и свойств композиционных порошков, оценка их технологичности
  • ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ, МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И
  • ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ
  • 2.1. Исходные материалы
  • 2.2. Технологическое оборудование
  • 2.2.1. Лабораторные весы ViBRA AJ
  • 2.2.1. Истиратель вибрационный чашевый ИВЧ-3
  • 2.3. Исследовательское оборудование
  • 2.3.1. Сканирующий электронный микроскоп VEGA 3 TESCAN
  • 2.3.2. Рентгеновский дифрактометр Bruker D8 Advance
  • 2.3.3. Лазерный анализатор размера частиц Microsizer 2000
  • 2.3.4. Термоаналитическая система TGA/DSC-1/1600 HF
  • ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ
  • 3.1. Получение композиционного наноструктурированного порошка пригодного для напыления
  • 3.2. Исследование композиционных порошков
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• 10. Механохимический синтез наночастиц [Электронный ресурс]. - https://texts.news/nanomaterialovedenie_1655/mehanohimicheskiy-sintez-nanochastits-80938.html.
  • 20. Красноярский региональный центр коллективного пользования ФИЦ КНЦ СО РАН [Электронный ресурс]. - http://ccu.kirensky.ru/info/6/.