Ионно-плазменное наноструктурирование поверхностных слоев высокопрочных сталей и сплавов и нанесение наноструктурных покрытий тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

На правах рукописи

Сергеев Виктор Петрович

ИОННО-ПЛАЗМЕННОЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЕВ ВЫСОКОПРОЧНЫХ СТАЛЕЙ И СПЛАВОВ И НАНЕСЕНИЕ НАНОСТРУКТУРНЫХ ПОКРЫТИЙ

Специальность 01.04.07 - Физика конденсированного состояния

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

-6 0НТ2011

Томск-2011

4855595

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН

Научный консультант: доктор физико-математических наук,

академик РАН Панин В.Е.

Официальные оппоненты: доктор технических наук,

профессор Левашов Евгений Александрович

доктор физико-математических наук, профессор Шаркеев Юрий Петрович

доктор технических наук, профессор Ремнев Геннадий Ефимович

Ведущая организация: ГОУ ВПО Национальный исследовательский

Томский государственный университет

Защита состоится « 14 » октября 2011 г. в 14 ч 30 мин на заседании диссертационного совета Д 003.038.01 при ИФПМ СО РАН по адресу: 634021, г. Томск, пр. Академическин,2/4

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ИФПМ СО РАН. Автореферат разослан « сентября 2011 г.

Ученый секретарь диссертационного совета ■'/

доктор технических наук, профессор ^ ^ О.В. Сизова

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований

Современные знания о природе прочности материалов показывают, что структурно-фазовое состояние тонкого поверхностного слоя оказывает значительное влияние на термоциклическую стойкость, износ и разрушение высокопрочных материалов. В этой связи разработка методов ионно-плазменного осаждения покрытий и ионно-пучковой модификации материалов является весьма актуальной. Еще более важными становятся эти методы инженерии поверхности сегодня в связи с резким расширением поля деятельности человека на области с экстремальными условиями эксплуатации техники. Изученные к настоящему времени закономерности структурно-фазовых превращений и связанных с ними изменений свойств материалов при ионной имплантации относятся в основном к воздействию на поверхность одноэлементных ионных пучков. Слабое внимание уделено воздействию многоэлементных пучков и эффекту ионного наноструктурирования поверхностного слоя. При этом основное число установленных закономерностей касается воздействия ионных пучков на чистые металлы. Поведению высокопрочных сталей при ионной имплантации посвящено ограниченное количество работ. Это делает актуальным исследование влияния наноструктурирования металло-металлоидными ионными пучками поверхностного слоя высокопрочных сталей на их трибомеханические свойства.

В инструментальной промышленности широко применяются ионно-плазменные покрытия с высокой твёрдостью и износостойкостью на основе соединений переходных металлов. Их недостатки - низкие характеристики циклической стойкости и термической стабильности сдерживают их распространение на другие области промышленного применения. Остается нерешенной проблема совместимости структуры покрытия и подложки в области интерфейса. Изучение формирования нанокомпозитных одно- и многослойных, и, в частности, нанослоистых покрытий может стать чрезвычайно перспективным направлением как в фундаментальном аспекте понимания механизма наноструктурирования материалов, так и в прикладном - при разработке покрытий с уникальными механическими характеристиками для промышленного применения. Актуальным в этом направлении является разработка способов наноструктурирования покрытий и подложки путем ионной бомбардировки.

Разработка теплозащитных покрытий, применяемых в авиационно-космической технике, также развивается по пути создания многослойной структуры, состоящей из связующих металлических слоев (CMC) и верхнего керамического слоя (ВКС), наносимыми газотермическими или электроннолучевыми методами. В настоящее время изучаются возможности улучшения свойств покрытий путем создания CMC в виде слоистых структур и

легирования В КС. Однако качественный скачок в совершенствовании теплозащитных свойств покрытий и повышении их термоциклической стойкости требует разработки новых подходов и методов нанесения таких покрытий. Кроме тога, указанные покрытия удовлетворительно работают на подложках из жаростойких сталей и суперсилавов (детали газотурбинных двигателей), имеющих небольшое отличие в коэффициенте термического расширения (КТР) от CMC. Использование их на подложках из медных сплавов, применяемых для изготовления сопел жидкостных ракетных двигателей, проблематично из-за значительного различия КТР и высокого энергетического воздействия. В настоящее время ведется активный поиск и новых материалов, и методов формирования теплозащитных покрытий, в частности, вакуумных пошюплазменпых. В этом направлении, безусловно, актуальным может стать создание принципиально нового подхода в разработке теплозащитных покрытий на основе пошюплазменпого формирования термостабильных многофазных наноструктур.

Диссертационная работа выполнена по основному научному направлению Учреждения РАИ Института фишки прочности и материаловедения СО РАН (ИФПМ СО РАН) «Физическая мезомеханика материалов». Основтгае научные результаты получены в рамках программ и проектов приоритетного направления «Механика твердого тела, физика и механика деформирования и разрушения, механика композиционных и наноматериалов, трибология» СО РАН, проектов ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2012 годы» по направлению «Напотехполопш и наноматерналы» (госконтракты № 02.513.11.3240, № 02.513.12.0019, № 02.513.11.3432), проектов по программам Президиума РАН «Фундаментальные проблемы физики и химии наноразмерных систем и наноматериалов», «Разработка методов получения химических веществ и создание новых материалов», «Теплофизика и механика экстремальных энергетических воздействий и физика сильно сжатого вещества», интеграционных проектов СО РАН. проектов Российского фонда фундаментальных исследований и президентских грантов и проектов по поддержке ведущих научных школ России -школы академика В.Е. Папина.

Целыо диссертационной работы является разработка научных основ пошюнлазменного формирования наноструктурных поверхностных слоев и многокомпонентных и многослойных покрытий на высокопрочных сталях и специальных сплавах. Для достгокения цели работы были поставлены следующие задачи:

1. Разработать методы напоструктурирования поверхностных слоев высокопрочных сталей и сплавов мартенситного и мартенситно-стареющего классов высокоэнергетическими металло-металлоидными ионными пучками с

целью улучшения их триботехнических и механических свойств, исследовать структурно-фазовые состояния наноструктурированных поверхностных слоев и выявить механизмы их влияния на свойства, показать возможности практического применения этих методов.

2. Исследовать процессы формирования нанокомпозитных однослойных покрытий на основе нитридов переходных металлов и интерметаллидов при осаждении из многокомпонентного плазменного потока способом магнетронпого распыления композиционных мишеней и влияния на них различных методов ионной бомбардировки.

3. Разработать ионно-магнетронные методы получения нанослоистых композиционных покрытий на основе нитридов переходных металлов, изучить влияние режимов осаждения и ионной бомбардировки на их структурно-фазовое состояние и трибомеханические свойства.

4. Разработать структуру и принципы формирования многослойных нанокомпозитных теплозащитных покрытий с высокой термоциклической стойкостью методами ионно-магнетронного напыления.

5. Исследовать термическую стабильность полученных наноструктурных покрытий.

6. Разработать составы и технологии нанесения ионно-магнетронными методами, исследовать механические свойства и структурно-фазовое состояние и показать возможности практического применения наноструктурных сверхтвердых, износостойких, антифрикционных, термоциклически-стойких покрытий на основе нитридов и оксидов переходных металлов.

7. Разработать экспериментальные устройства и оборудование для наноструктурирования поверхностных слоев сталей и сплавов многоэлементными ионными пучками и ионно-магнетронного нанесения многокомпонентных и многослойных наноструктурных покрытий.

Методы исследования, обоснованность и достоверность результатов

Методы исследований определялась требуемым объемом и достоверностью информации, необходимой для достижения поставленной цели работы и были, в основном, экспериментальными. Морфология и структурно-фазовое состояние поверхностных слоев изучались с помощью просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, оптической, сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии, химический состав - посредством микрорентгеноспектрального анализа и волновой дисперсионной спектрометрии, концентрационные профили распределения элементов в поверхностных слоях и слоистых покрытиях - методом масс-спектрометрии вторичных ионов. Определение трибомеханических характеристик образцов с покрытиями и модифицированными поверхностными слоями выполнялось с помощью современных приборов "КапоНагапезз^ег" (СБМ), "Нсуеи^-ЮТ' (СБМ),

"1п5(гоп 5582" (1.]8А) и др. Термомеханические характеристики покрытий определялась методом ускоренных испытаний термоциклированием с пошаговой цифровой фогорегнс грацией морфологии поверхности, теплофизические свойства - методом огневых испытаний на чрехфазном плазмотроне мегаваттного класса в Исследовательском центре им. М.В. Келдыша. Математическое моделирование исследуемых процессов выполнялось методами Монте-Карло и возбудимых клеточных автоматов. Достоверность результатов исследований обеспечивается их систематическим характером, применением комплекса современных экспериментальных методик, сертифицированного оборудования и приборов и подтверждается сопоставлением полученных результатов эксперимента с расчетными и литературными данными. Все полученные в работе результаты статистически обработаны и воспроизводимы, часть научных положений и выводов подтверждена при испытаниях в независимых лабораториях и промышленных предприятиях, часть реализована практически.

Научная новизна диссертационной работы

Развит метод иопно-пучковой модификации материалов в приложении к высокопрочным конструкционным сталям мартенситного и мартенситно-старсющсго классов. На основе изучения природы воздействия высокоэпергетичсских ионных комплексов боридов металлов при температурах до 423 К экспериментально установлен эффект ионно-пучкового папострукгурнровапия поверхностного слоя, приводящий в отличие от традиционных способов упрочнения к одновременному повышению как прочностных, гак и пластических свойств этих материалов. В рамках методологии физической мезомеханпкн покачано, что в результате такого воздействия создается поверхностный демпфирующий слой со значительными сжимающими остаточными напряжениями внутри и «шахматным» распределением сжимающих и растягивающих напряжений на интерфейсе. Такой слой, с одной стороны, обладая низкой сдвиговой устойчивостью и большим количеством мелких пространственно распределенных концентраторов напряжений на интерфейсе, облегчает- образование дислокации, повышая пластичность материала. С другой стороны, в силу отсутствия крупных концентраторов напряжений и образования наноструктуры н высоких сжимающих напряжений внутри слоя затрудняет зарождение и распространение микротрещин у внешней и внутрешшх поверхностей раздела, что задержттвает деградацию и предотвращает преждевременный износ и разрушение материала.

На примере систем ЫьЛ1, Ге-Сг-ЬП, БьМ-К ТьАШ, ТьС-Ы, ТьСи-Ы, Т1-А1-81-4 Ре-Ст-ЬП-К 7л-У-0 развиты методы ионно-магнетронного формирования наноструктуры в покрытиях путем смешивания атомарных потоков разных металлов и установлены основные закономерности ее влияния на трпбомехапическис свойства. Проведено систематическое изучение процесса

наноструюурирования покрытий в условиях воздействия ионных потоков разного типа и состава. Обнаружено и всесторонне исследовано влияние ионного наноструюурирования поверхности подложек на структуру и свойства формируемых на ней многофазных покрытий.

Разработаны и исследованы комбинированные методы получения нанослоистых покрытий с помощью магнетронного распыления композиционных мишеней и послойной обработки конденсатов потоком металлических ионов в едином вакуумном цикле. Установлены закономерности формирования структурно-фазовых состояний в этих покрытиях, их взаимосвязь с трибомеханическими свойствами и термическая стабильность.

С позиций физической мезомехапики сформулированы основные принципы конструирования многослойных теплозащитных покрытий с высокой термоциклической стойкостью. Впервые показано с помощью методов математического моделирования и физического материаловедения, что эффективным путем повышения термоциклической стойкости покрытий при оптимальном составе материала слоев является многоуровневое наноструктурирование системы «подложка-покрытие». На основе предложенных принципов выявлены и экспериментально обоснованы закономерности формирования многослойных нанокомпозитных теплозащитных покрытий на медных подложках, кратно превосходящих по термоциклической стойкости известные промышленные образцы таких покрытий.

Научная и практическая ценность

Научная ценность работы определяется полученными новыми знаниями о процессах ионно-пучкового наноструктурирования поверхностных слоев высокопрочных материалов и ионно-магаетронного формирования наноструктурных покрытий, которые могут быть положены в основу дальнейшего развития пауки о поверхностных слоях и тонких пленках в физике конденсированного состояния и физическом материаловедении. Разработанные ионно-пучково-плазменные методы наноструктурирования поверхностных слоев материалов и формирования наноструктурных покрытий используются при выполнении фундаментальных и ориентированных исследований в ИФПМ и других институтах СО РАН, Национальных исследовательских Томском политехническом и Томском государственном университетах, Исследовательском Центре им. М.В.Келдыша и др.

Практическая ценность заключается в применении полученных результатов для разработки нового поколения технологий поверхностной обработки и нанесения покрытий с целью создания нового класса высокопрочных материалов с высоким уровнем усталостной долговечности, износостойкости и термоциклической стойкости для применения в авиационно-космической отрасли, ядерной и теплоэнергетике, транспортном и нефтехимическом машиностроении,

инструментальной промышленности, медицине, а также для разработки и введения новых разделов в научно-образовательные курсы по физике конденсированного состояния и физическому материаловедению в высших учебных заведениях. На основе полученных результатов созданы и внедрены технологии и оборудование на 10 крупных предприятиях России и Китая (документы приложены к диссертации). В качестве новых примеров могут быть приведены проект?,I, выполняемые в настоя?цее время:

- госкоптракт №16.513.11.3030 от 12.04.2011 г. «Разработка понно-матстрошюго метода создания многослойных композиционных покрытий на экснсрнме11тплы?ых образцах деталей авиационно-космической техники»,

- договор №008/10/008-3331 от 03.02.2010 г. «Разработка технологии нанесен??я специальных иокрмпш на стекло фонаря)) (заказчик ОАО «НАПО им. В.П.Чкалова»),

- договор №004/10 от 14.01.2010 г. «Разработка технологии нанесения нонно-плазментлх покрытии па мсди?шнский инструмент» (заказчик ООО НПП «Снбмед| 1 [ |стру ме? п»),

- договор №73/08 от 02.08.2009 г. «Упрочнение поверх?гостньтх слоев элементов конструкций, выпол?1еппых из ко?тструкционных сталей и титанового сплава для увеличения усталостных характеристик» (заказчик ОАО «ОКБ Сухой») и др.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Метод нонпо-пучкопого наноструктурирования поверхностных слоев пысоконрочных сталей, улучшающий комплекс их трибомеханических свойств, и закономерности ??змспсш?я структур?ю-фазового состояния во взаимосвязи с трпбоме.хапнчсскнми свойствам?? мартенс?ггных I? мартенситно-стареющих сталей при использовании ионных пучков боридов металлов с высокой энергией.

2. Совокупность экспериментальных данных о структурно-фазОвом состоянии и трпбомехаппчсских свойствах одиослой??ь?х нанокомпозитных покрытий на основе нитридов переходных металлов, формируемых путем смешивания атомарных потоков разных металлов и ионной бомбардировки.

3. Закономерности ион??о-магнетро?шого послойного формирования на??остру?аур п ??х влияния на грибомехан??ческ??е свойства в нанослоистых ?1окрытях па основе 'П-Б^АММ.

4. Метод ионного наноструктурирования поверхностного слоя медной подложки и комплект экспер?1ме?ггаль?1ых результатов о влиянии режимов ионно-магнетропного осаждения ??а?кжомпозитных теплозащитных покрытий на основе 7.Г-У-0 ?? 8?-А1-М па их структурно-фазовый состав и термоциклическую стойкость.

5. Основные принципы конструирования многослойных теплозащитных покрытий с высокой термоцикл?1ческой стойкостыо на медных подложках.

Личный вклад автора. Диссертационная работа - результат обобщения многолетних исследований, часть из которых выполнена лично автором, а часть в

соавторстве с сотрудниками лаборатории материаловедения покрытий и нанотехнологий и других лабораторий ИФПМ СО РАН. Личный вклад автора состоит в постановке общих и конкретных задач исследований, выборе методов их решения, в анализе и обобщении результатов исследований, формулировке выводов и защищаемых положений. В работах, опубликованных в соавторстве с коллегами, фамилии которых указаны в списке публикаций, автору принадлежат результаты, сформулированные в защищаемых положениях и выводах диссертации.

Апробация работы. Результаты работы докладывались и обсуждались более чем на 50 Международных конференциях и симпозиумах, в т.ч.: по физической мезомеханике, компьютерному конструированию и разработке новых материалов (Томск, 1999, 2006, 2008, 2009); по модификации материалов пучками частиц и плазменными потоками (Томск, 1996, 2002, 2004,2008,2010); «Пленки и покрытия» (С-Петербург, 1998, 2001); по новым материалам и технологиям (Россия, Байкальск, 1999; КНР, Пекин, 2001); по воздействию плазмы на материалы (КНР, Далянь, 2000); «Новые конструкционные материалы» (Москва, 2000); «Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов» (Украина, Харьков, 2002, 2003); «Физика прочности и пластичности материалов» (Тольятти, 2003, Самара, 2009); «Наука и технология наноструктурированных материалов» (Новосибирск, 2003); «Вакуумные технологии и оборудование» (Украина, Харьков, 2003); «Актуальные проблемы прочности» (Вологда, 2005, Белгород, 2006); по прочности материалов (КНР, Сиань, 2006); по наноматериалам (Новосибирск, 2007, Екатеринбург, 2009); «Деформация и разрушение материалов и наноматериалов» (Москва, 2007, 2009); «Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях» (Москва, 2008); «Прикладная синергетика в нанотехнологиях» (Москва, 2008); по стратегическим технологиям (Новосибирск, 2008); «Материалы и покрытия в экстремальных условиях» (Украина, Б. Ялта, 2008); «Физика низкоразмерных систем и поверхностей» (Ростов-на-Дону - Лоо, 2010); «Multiscaling of synthetic and natural systems with self-adaptive capability» (Тайвань, Тайбэй, 2010); «Наноструктурные материалы» (Украина, Киев, 2010); «Фазовые превращения и прочность кристаллов» (Черноголовка, 2010); Научной сессии Президиума СО РАН по нанотехнологиям, Новосибирск, 2007 и др.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 107 печатных работ, из них 3 - в монографиях, 42 - в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК, 5 - патенты РФ и 57 - в тематических сборниках статей. Перечень основных публикаций приведен в конце автореферата.

Объём и структура работы. Диссертация состоит из введения, шести разделов, заключения, приложения на 26 стр., библиографического списка из 325 наименований, всего 539 стр., включая 168 рисунков и 52 таблицы.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ Do введении обоснована актуальность исследуемой проблемы, сформулирована цель и задачи работы, перечислены новые результаты, раскрыта их практическая ценность, представлены положения, выносимые на защиту, и описана структура диссертации.

В нервом разделе рассмотрено современное на момент начала работы состояние вопроса по иопно-пучковой модификации и структурно-фазовому состоянию высокопрочных сталей и сплавов, ионно-плазменному нанесению покрытой с целыо повышения их трнбомеханических свойств, а также выявлены проблемы создания теплозащитных покрытий с высокой термоциклической стойкостью. На основе анализа литературных данных о достигнутых результатах и имеющихся проблемах сформулированы цели и задачи исследования.

Во втором разделе приведены основные результаты по разработке экспериментального оборудования и методов ионно-пучкового паноструктурированпя поверхностного слоя металлов с помощью высокоэнергетических импульсных металло-метаплоидных ионных пучков и непрерывных сильноточных потоков металлических ионов, устройств и методов осаждения однослойных и многослойных нанокомпозитных, в том числе нанослоистых, покрытий с помощью магнетронного распыления композиционных мишеней на постоянном и импульсном токе, включая разные виды ионной бомбардировки. Описаны способы изготовления композиционных мишеней и катодов, а также применяемые методики исследований и испытаний поверхностных слоев н покрытий.

Трети» раздел посвящен изучению процесса наноструктурирования поверхностных слоев высокопрочных сталей 30ХГСН2А и ШХ-15 мартенсигаого и ВНС-5 мартспснтно-стареющего классов методами ионнопучковой бомбардировки и его влияния на трибомеханические свойства этих материалов. Поскольку наиболее сильные искажения кристаллической решетки в таких материалах создают металло-металлоидные пары, то для ионного наноструктурирования был использован специально разработанный вакуумно-дуговой ионный источник «ДИАНА-2», который способен генерировать импульсные пучки ионных комплексов с энергией до 80 кэВ.

При обработке такими пучками сталей указанных классов изменяется структурно-фазовое состояние их поверхностного слоя. Если выдерживать режим облучения так, чтобы образцы не нагревались выше 150°С, то в поверхностном слое сохраняется мартенситная структура, но при этом уменьшается средний размер мартснситных кристаллов. На электронномикроскопических изображениях фольг, приготовленных из обработанного пучком ионов А1 и А1ВХ поверхностного слоя рпс.1, хороню видно, что и длина, и ширина мартенситных реек в пакетах уменьшается в среднем в 2-3 раза в первом случае, и примерно в 5-6 раз во

втором. На картинах микродифракции рефлексы от мартенситной фазы вместо точечных становятся близкими к кольцевым. Рентгенострукгурный анализ (табл.1) свидетельствует также об уменьшении размеров блоков когерентного рассеяния. Совокупность полученных данных свидетельствует о наноструктурировании мартенситной фазы в ионно-обработанном поверхностном слое.

д еж

Рис. 1. Микроструктура поверхностного слоя стали 30ХГСН2А в исходном состоянии (а,б) и обработанного пучками ионов А1 (в,г) и ионов А1ВХ (д,е,ж) при ускоряющем напряжении 80 кВ и дозе облучения 2 х 10'7 ион/см2

Измельчение зерен сопровождается также увеличением параметра кристаллической решетки и плотности дислокаций в кристаллах мартенсита вплоть до 3-^4x10'1 см"2, а также фазовыми превращениями - цементит частично растворяется, вместо него выпадает борокарбид железа с такой же морфологией и кристаллической решеткой, как цементит, и бориды алюминия в виде частиц размером от 5 до 40 нм в основном по границам зерен.

Аналогичная картина структурно-фазовых превращений развивается и в других исследованных высокопрочных сталях - ШХ-15 и ВНС-5 при обработке этими, а также другими видами ионов боридов металлов. Вследствие отличий в химическом и фазовом составе они имеют некоторые особенности ионного наноструктурирования, например, в части выпадения вторичных фаз или количественных значениях изменяющихся параметров, но основные характерные

признаки процесса сохраняются.

Таблица 1. Параметр кристаллической решетки а и размер блоков когерентного рассеяния (1, в стали 30ХГСН2А в зависимости от состава обрабатывающего ионного пучка.

Состав ионного пучка Параметр кристаллической решетки мартенсита, нм Размер блоков когерентного рассеяния, нм

- 0,2868+0,001 >100

А] 0,2871±0,001 74

А1ВХ 0,2873+0,001 38

При определении трибомеханических характеристик образцов из указанных сталей после их обработки ионными пучками было установлено повышение усталостной долговечности и предела выносливости (рис.2а), предела прочности при растяжении (рис.2б) и изгибе, микротвердости и износостойкости, а также относительного удлинения (рис.2б). Следует подчеркнуть, что, в отличие от традиционных видов обработки сталей, при ионном нанострукгурировании одновременно повышаются и прочностные, и пластические свойства сталей. Видно (табл.2), что:

1) эффект от обработки пучками ионных комплексов значительно выше, чем от обработки одноэлементными ионными пучками металлов.

2) более значительное влияние на прочностные свойства оказывает бомбардировка ионами боридов по сравнению с карбидами для одного и того же металла.

3) с увеличением атомной массы металла в бориде от алюминия к гафнию эффект повышения трибомеханических свойств за счет ионного наноструктурирования существенно падает.

Рис.2, а - кривые усталости оа(Ы) образцов из стали ШХ-15 в исходном состоянии (1) и после имплантации ионов Т1 (2) и ТШХ (3); б - диаграммы растяжения исходных образцов из стали 30ХГСН2А (1) и обработанных пучком ионов А1ВХ(2)

Таблица 2. Изменение трибомеханических свойств образцов сталей при наноструктурировании поверхностного слоя ионными пучками при ускоряющем напряжении 80 кВ и дозе облучения 2х 1017 ион/см

Вид ионных пучков Сталь Н,ГПа Ов,ГПа At /Am, 102x сек/мг Повышение предела выносливости на базе 106 циклов Повышение долговечности на уровне 0,5ав

в исходном состоянии ШХ-15 9,4 + 0,9 2,31+0,06 11,211,2 - -

30ХГСН2А 6,7±0,3 1,4810,03 2,6±0,3 - -

BHC-5 8,2iö,4 - 5,3±0,6 - -

Ti ШХ-15 13,8 ±1,4 2,7210,08 - 7% 1,4

Tic ШХ-15 17,0± 1,6 2,8510,09 - - -

TiBx ЩХ-15 20,5 + 1,8 3,06 ±0,10 18,0 ±4,7 18% 3,3

AJ 30ХГСН2А 9,9+1,0 - 7,1 ±0,6 8-10% 1,2

AB, ШХ-15 19,9 + 2,1 - 36,0 ±3,4 - -

30ХГСН2А 15,1+1,8 1,6010,03 12,210,5 25-30% 3,5

BHC-5 14,0+0,8 - 13,5+1,1 24-28% 2,6

HfB.x LUX-15 14,8 + 3,4 - 25,6 ±4,2 -

Повышение износостойкости, микротвердости и прочностных свойств поверхностного слоя высокопрочных сталей при ионном наноструктурировании связано с действием четырех основных механизмов - зернограничного, дислокационного, дисперсионного и твердорастворного упрочнения. Соотношение их вкладов определяется видом ионного пучка, режимом обработки и маркой стали. Видно (рис.3), что, несмотря на одну и ту же величину ускоряющего напряжения и дозу облучения, элементный состав ионного пучка влияет не только на проективную длину пробега, но и на фактическое количество внедренных в поверхностный слой ионов.

В таблице 3 приведены экспериментальные значения проективных длин пробега и площадей под концентрационными профилями ионов, вычисленные на основе данных рис.3. Видно, что величина эффекта повышения трибомеханических свойств в зависимости от типа имплантируемых ионов коррелирует с величиной суммарной площади под концентрационными профилями, которая пропорциональна общему количеству внедренных в поверхностный слой ионов. Повышение пластичности и усталостной долговечности обусловлено повышением сдвиговой неустойчивости нанострукгурированного поверхностного слоя, который релаксирует подповерхностные концентраторы напряжений за счет аккомодационной деформации. В результате останавливается развитие микротрещин и задерживается начало разрушения образца.

16 14 12 5? 10 Й 8 О" 6 4 2 О

20 40 60 80 100 120 И, НМ

5" -О-Тг -й-В

—.1

20 40 60 80 100 120 Л, нм

20 40 60 80 100 120 И, НМ

20 40 60 80 100 120 II, НМ

Рис.3. Распределение концентрации элементов по толщине поверхностного слоя образцов стали ШХ-15 после обработки пучками ионов А1ВХ (а), А1 (б), ИВХ (в) и КНВх(г) при ускоряющем напряжении 80 кВ с дозой облучения 2x1017 ион/см2

Таблица 3. Величины площадей концентрационных профилей имплантированных металлов 8ме, бора Бв, их суммарной площади вме+в, средних значений глубины внедрения ионов металлов Хме и бора Х,в при бомбардировке образцов ионными комплексами А1, А1ВХ,Т1ВХ и Н1ВХ.

Обработка ионным пучком ат.%-нм йв, ат.%'нм 8ме+в> ат.%'нм Хм» нм Хв, нм

А1 237 - 237 49 -

А1ВХ 112 1120 1332 42 42

ТШХ 612 522 1134 38 42

ншх 64 334 398 32 41

Эффективным способом ионного нанострукгурирования поверхностного слоя высокопрочных сталей является также имплантация атомами отдачи. Для изучения особенностей его проявления на образцы из стали ШХ-15 с мартенситной структурой наносили предварительно пленки Мо82 с разной толщиной от 100 до 300 нм и затем подвергали их бомбардировке ионами молибдена, так чтобы нагрев подложки также не превышал 150°С. В результате

такой обработки наблюдается уменьшение коэффициента трения стали независимо от толщины пленок, а при толщине пленок менее 150 нм дополнительно повышается износостойкость поверхностного слоя стали (табл.4). При этом увеличение дозы облучения приводит к более интенсивному росту износостойкости.

Таблица 4. Значения коэффициента трения f и глубины канавок износа h образцов из стали ШХ-15 с нанесенными пленками MoSx до и после облучения пучком ионов Мо.

Толщина пленки, мкм Доза облучения, 1017 ион/см2 fc h, мкм

0,1 - 0,14+0,03 0,42+0,03

ОД 1 0,1010,02 0,3410,02

0,1 2,2 0,09+0,02 0,2610,02

0,3 - 0,12±0,02 0,3910,03

0,3 1 0,06±0,02 0,3810,03

Поскольку ионы молибдена имеют зарядность от 1 до 4, то проективная дайна их пробега может достигать 240 нм, что превышает толщину нанесенных тонких пленок 100 нм, но меньше толщины толстых пленок 300 нм. Поэтому повышение износостойкости, по-видимому, связано с упрочнением поверхностного слоя стали за счет его наноструктурирования ионами молибдена, а снижение коэффициента трения - с наноструктурированием самого покрытия. Электронномикроскопическое исследование фольг, приготовленных из ионно-обработанного слоя этих образцов действительно показьшает (рис.4), что в поверхностном слое стали происходит измельчение мартенситных реек, превращение остаточного аустенита, располагавшегося по границам зерен, в мелкоигольчатый мартенсит, растворение и измельчение пластинок цементита и выделение новых вторичных фаз МоСо,69, а при высоких дозах МоЭг и Рев.

Рис.4. Микроструктура поверхностного слоя стали ШХ-15 под покрытием Мовх толщиной 100 нм, облученном ионами Мо дозой 1х1017 ион/см2: (а) - в светлом поле, (б) - в режиме микродифракции. Цифрами указаны фазы: 1 - МоС0,б9> 2 - Мовг, 3 -Ре8

В то же время, п поверхностном слое подложки под толстым покрытием после его попнопучковой обработки при использованных режимах не обнаружено изменении структуры и фазового состава в сравнении с исходным состоянием стали IHX-15. В этом случае образование каскадов столкновений, обусловленных внедрением попов молибдена, по-видимому, не выходит за пределы напыленного слоя MoSv и уменьшение коэффициента трения действительно обусловлено папоструктуриропанпсм толстой пленки.

Четвертый раздел посвящен исследованию влияния процесса иапоструюурировапня покрытий па их трибомеханические свойства при ионно-магпетрошюм (|юрмнрова1шм двух- и трехфазных систем на основе Ti-Al-N, Ti-Cu-N, Ti-C-N, Ti-AI-Si-N. Ni-AI, Fe-Cr-N¡, Fe-Cr-Ni-N. Установлено, что при магпстронпом распылсшш композиционных мишеней из сплавов Ti-Al,Ti-Cu и Fe-Cr-Ni п газовой смеси аргона с азотом, а также мишени из титана в газовой смеси аргона с азотом и ацетиленом в условиях ионной бомбардировки формируются двухфазные покрытия с наименьшим размером зерен в пределах 10-30 нм при соотношении основной и дополнительной фаз, соответственно, Ti|.xAlxN (96^-97 oG.%) и A1N (3í4 об.%) п нервом случае, TiNx (98 об.%) и аморфной меди (2 об.%) - во втором, (Fc,t'r,Ni ).|N (95-97 об.%) и (Fe,Cr,Ni)3N (3-5 об.%) - в третьем и Tit\N|.s (86; 96 об.%) и p-TiiN (3-12 об.%) - в четвертом. При этом наблюдается наибольшее увеличение микротвердости до 45 ГПа в покрытиях Ti-C-N, повышение износостойкости в покрытиях Ti-Al-N, Ti-Cu-N и Fe-Cr-Ni-N.

'Экспериментально показано, что дополнение метода магнетронного осаждения покрытий ионной бомбардировкой, инициируемой с помощью приложения к подложке отрицательного потенциала смещения, приводит к уменьшению среднего размера зерен основной фазы и уровня внутренних упругих напряжений, изменению текстуры, химического и фазового состава, и, вследствие этого, к изменению микротвердости, износостойкости и коэффициента трети покрытий. Послойное магпетронное напыление покрытий с промежуточной обработкой слоев ионным пучком от независимого ионного источника при определенном соотношении толщины слоя, проективной длины пробега ионов и дозы облучения позволяет получать при комнатной температуре паиокристаллпческие покрытия за счет динамического ионного перемешивания осаждаемых атомов и их радиациопно-стимудированной диффузии. Таким способом можно наносить как нитрндные T¡,.XA1XN и карбонитридные TiCxNi.x покрытия, так и нптерметаллидпые NixAl и металлические FeCrNi, обладающие высокой микротвердостыо и износостойкостью. При послойном способе напыления с промежуточной ионполучевой обработкой слоев происходит изменение соотношения объемных долей основной и дополнительной фаз. При этом уменьшается размер зерен и в упорядоченных системах типа NixAl -параметр дальнего атомного порядка.

На примере четверной системы Ti-Al-Si-N, состоящей из элементов со значительно отличающимися коэффициентами распыления, детально исследованы основные закономерности формирования структурно-фазовых состояний в трехфазных однослойных нанокомпозитных покрытиях и связанного с ними

изменения трибомеханических свойств с помощью двух методов наноструктурирования: смешиванием атомарных потоков разнородных металлов и ионной бомбардировки. Исследование химического состава полученных покрытий показало, что путем регулирования соотношения мощностей разряда двух магнетронов с мишенями из чистого титана и алюминиевого сплава АК-9 можно плавно изменять его в значительной степени от TiN до AISiN. Покрытия в общем случае состоят из трех фаз: твердого раствора Ti].xAlxN с кубической решеткой типа NaCl и параметром решетки, уменьшающимся с ростом содержания А1 в покрытии, A1N с гексагональной решеткой типа вюртцита и S13N4 с гексагональной решеткой. Объемные доли основных фаз плавно изменяются с изменением соотношения мощностей разряда магнетронов (рис.5). Оценка среднего размера кристаллитов основной фазы по данным РСА показал, что его значение зависит от концентрации А1 в покрытии и находятся в пределах от 6 до 35 нм с минимумом при концентрации -18 ат.%. Эта концентрация примерно отвечает эквиатомному составу покрытия по А1 и Ti.

Определение трибомеханических свойств покрытий показывает, что и микротвердость, и износостойкость их с ростом концентрации А1 также изменяются немонотонно. Видно (рис.ба), что кривая микротвердости имеет по отношению к размеру кристаллитов обратный характер изменения, так что в области концентрации Al ~ 18 ат.% микротвердость имеет максимальное значение. Если построить график микротвердости от параметра D"2, то кривая хорошо спрямляется, показывая, что изменение микротвердости удовлетворяет соотношению Холла-Петча H = Но + Khp'D'"2 , где D - средний размер кристаллитов, а Кнр = 36,6 ГПа-нм"2 и Но = 16,4 ГПа - константы материала.

Износостойкость с ростом концентрации А1 изменяется более сложным образом (рис.66). В покрытиях с наименьшим размером кристаллитов вместо максимума, который мы обычно наблюдаем в более простых тройных системах

Рис.5. Изменение фазового состава С и среднего размера кристаллитов Б в покрытиях с увеличением относительной мощности разряда (А1-81)-магнетрона

типа ТьАШ, здесь мы наблюдаем наоборот падение величины износостойкости. Это связано с выделением по границам зерен основной фазы дополнительной фазы Т^з (рис.7).

Е

I

100

10 20 30

С(А1),«тЛ

0 10 20 30 40

С(А1), ат.%

а б

Рис.6. Изменение микротвердости H (а) и износостойкости At/Am (б) с ростом концентрации С(А1) алюминия в покрытии на основе Ti-Al-Si-N

Она характеризуется высокой хрупкостью и низкой твердостью и, по-видимому, ослабляя связь между зернами основной фазы, приводит к охрупчиванию и разрушению покрытия. При этом, повышение износостойкости покрытий в области малых концентраций А1 может быть связано с уменьшением размера зерен основной фазы Ti|.xAlxN, а в области высоких концентраций алюминия - сменой основной фазы на A1N и уменьшением размера зерен этой фазы.

ш

а ^

§рм

m

Рис.7. Элеетронномикроскопическое изображение покрытия Tio,26Alo,i8Sio,<nN в светлом поле (а) и в режиме микродифракции (б)

При исследовании влияния ионной бомбардировки на процесс наносгруктурирования покрытий и изменение трибомеханических свойств установлено, что в этом случае как микротвердость, так и износостойкость возрастают с ростом ее интенсивности монотонно (рис.8а). Это обусловлено отличающимся характером изменения фазового состава и среднего размера кристаллитов.

Ti Si -(002) /(211) [/(113)

из в 0 50 100 150 200

-и„в

а б

Рис.8. Изменение микротвердости Н и износостойкости Д1/Дт покрытий на основе "П-А!-81-М (а) и фазового состава С и среднего размера кристаллитов О (б) в них с увеличением потенциала смещения прикладываемого к подложке. Покрытие осаждалось при (Рд^ - Р-п)= 2 кВт

Видно (рис.8б), что в покрытиях на основе элементов П, А1, в силу значительного различия их коэффициентов распыления соотношение фаз при повышении и5 до -150В существенно изменяется. Причем, с ростом энергии ионов различие в коэффициентах все более увеличивается. В результате, объемная доля Т^АШ возрастает с 7 об.% до 90 об.%, А1Ы - с 82 об.% до 15 об.%, а 81 - до 0. Таким образом, изменение соотношения фаз при ионной бомбардировке следует изменению величины коэффициентов распыления с ростом энергии ионов пропорционально потенциалу смещения. Средний размер кристаллитов с ростом интенсивности ионной бомбардировки уменьшается. Ограничение роста кристаллитов в этом случае может быть связано со снижением подвижности

границ зерен из-за насыщения их ионами азота в результате их внедрения из газовой плазмы при приложении отрицательного потенциала смещения к подложке. Таким образом, повышение

комплекса трибомеханических свойств за счет ионного наноструктурирования покрытий на основе Т!-А1-81-N обусловлено как уменьшением размера

кристаллитов, так увеличением объемной доли более прочной фазы Т]1_ХА1ХК. На рис.9 приведены результаты стойкостных испытаний сверл из быстрорежущей

0 5 10 15 20 25 30

Количество отверстий

Рис.9. Результаты стойкостных испытаний сверл из стали Р6М5К5 с нанокомпозитным покрытием Т1-А1-8Ш в сравнении со сверлами с промышленным покрытием

Вакуумная камера

Т1А1-магнетрон

стали, полученные при сверлении нержавеющей стали 12Х18Н10Т. Они показывают, что ресурс работы сверл с покрытием на основе ТьА1-81-Ы с С(А1) и 33 ат.% в ~ 2 раза выше, чем сверл с промышленным покрытием ПК

В пятом разделе изучены особенности ионно-магнетронного формирования многофазных покрытий в виде слоистой структуры из чередующихся наноразмерных слоев с разным химическим составом ТьА1-Ы и Бь АШ. Такие покрытия можно получить по схеме напыления, показанной на рис.10.

Объем вакуумной камеры делится вертикальными экранами и центральной трубой на 3 отсека. В средней части трубы находится цилиндрический нагреватель. В двух отсеках размещаются магнетроны с мишенями из разных материалов (1 -Т1 + 31 ат.% А1, 2 - + 5 ат.% А1), в третьем - ионный источник (катод из сплава Си + 4 ат.% вп). Рабочий газ подается в отсеки по газовой магистрали. Образец может вращаться, последовательно проходя через узкий зазор из одного отсека в другой. Если включены оба магнетрона и ионный источник, то при вращении стола по часовой стрелке бомбардировке ионами Си+вп подвергаются при каждом повороте только 81-А1-слои, если его вращать против часовой стрелки, то - ТьА1-слои. При приложении потенциала смещения к предметному столу будет осуществляться дополнительно непрерывная бомбардировка всех слоев покрытия ионами рабочего газа. По этой схеме было получено 2 партии слоистых покрытий: 1 - с разной толщиной чередующихся слоев (рис.11а), 2 - с тонкими бронзовыми прослойками (рис.116), создаваемыми за счет обработки ионами Си+вп, и исследовано их структурно-фазовое состояние и трибомеханические свойства.

В сравнении с однослойными нанокомпозитными покрытиями на основе ТьАЬБьЫ, нанослоистые имеют низкие микротвердость и коэффициент трения и высокую износостойкость (табл.5). Наиболее высокую износостойкость и наименьший коэффициент трения имеют нанослоистые покрытия с толщиной чередующихся разнородных слоев -20 нм. Для них выполняются те же, что и для однослойных покрытий, закономерности наноструктурирования, но дополнительно появляются новые.

Рис.Ю. Схема магнетронного осаждения нанослоистых композиционных покрытий и обработки сильноточным потоком металлических ионов

Рис.11. Концентрационные профили титана, кремния и меди в нанослоистых покрытиях на основе ПА1Ш1АШ с толщиной слоев ~ 10 нм, полученных в отсутствие бомбардировки ионами СиБп (а) и в условиях ее проведения (б)

Таблица 5. Изменение микротвердости Нр , износостойкости М / Ат и коэффициента трения ^ при разных режимах бомбардировки ионами Си+Эп слоистых покрытий Т^АПЯ^АМ.

Обрабатываемый слой Нр, ГПа А1 / Аш, сек/мг £Р

- 24,4 ±0,3 390 ±40 0,17 ±0,01

81А1Ы 24,6 ±0,3 1450 ±90 0,15 ±0,01

тш 25,1 ±0,5 733 ±60 0,17 ±0,01

Если проводить послойную бомбардировку сильноточным потоком ионов меди и олова, то износостойкость покрытий существенно возрастает, причем ассиметричным образом, так что при бомбардировке слоев 81АШ она становится вдвое выше, чем при бомбардировке слоев Т1А1Ы. Изучение концентрационных профилей химических элементов и структурно-фазового состояния покрытий показывает, что в этом случае между парами разнородных слоев образуется бронзовая прослойка толщиной 1-6 нм, которая действует как барьер для встречной диффузии П и 81 из соседних разнородных слоев. Поскольку теплота образования силицидных и нитридных фаз значительно отличается, то в результате изменяется объемное соотношение этих фаз в покрытии (табл.6). Таким образом, объемная доля хрупких силицидов уменьшается, а твердых и износостойких Т1АГЫ и 813К4 увеличивается при бомбардировке разных слоев в различной степени. Это приводит к ассиметричному росту износостойкости.

При проведении вакуумного отжига износостойкость исходных покрытий уменьшается, микротвердость увеличивается (табл.7). Тогда как, покрытия, обработанные ионами Си+вп, сохраняют свои характеристики и даже несколько улучшают антифрикционные свойства. Можно сделать вывод, что при послойной

бомбардировке ионами Си+Эп термическая стабильность нанослоистых покрытий повышается. Эти закономерности поведения покрытий также находят свое объяснение с позиций происходящих в них структурно-фазовых превращений.

Таблица 6. Изменение фазового состава покрытий Т1А1Ш1АШ при разных режимах ионной бомбардировки

Обрабатываемый слой TiAlN, об% Si3N4, об% A1N, об% TixSiy, об% Си, об%

- 38 30 2 30 _

SiAlN 44 33 2 19 2

TiAIN 43 31 - 24 2

Таблица 7. Изменение микротвердости Н^ , износостойкости М / Дт и коэффициента трения покрытий Т1А1Ш1АШ при вакуумном отжиге 1273К.

Образцы Нц, ГПа At/Am, сек/мг f™

исходный 24,4 ±0,3 390 ±40 0,17 ±0,01

исходный+огжиг 34,7 ±0,5 180 ±50 0,17 ±0,01

SiAlN 24,6 ±0,3 1450 ±90 0,16 ±0,01

SiAlN+отжиг 27,2 ±0,5 1600 ±120 0,09 ±0,01

При исследовании влияния толщины бронзовых прослоек на трибомеханические свойства и структурно-фазовое состояние нанослоистых

покрытий установлено (рис.12), что ее увеличение приводит к почти двухкратному понижению как коэффициента трения, так и микротвердости. При этом микротвердость начинает падать, когда прослойки становятся толще 2 нм. Износостойкость, наоборот, значительно возрастает до толщины 3 нм, но при дальнейшем утолщении уменьшается ниже исходного уровня. Наблюдаемое понижение величины

микротвердости покрытий связано с введением в их состав мягкой фазы - бронзы (табл.8). Противодействие размягчающему влиянию бронзы на

h, нм

Рис.12. Зависимости микротвердости Н, износостойкости dt/dm и коэффициента трения f^ слоистых нанокомпозитных покрытий TiAlN/S iAIN/CuSn от толщины бронзовых прослоек h

начальном этапе утолщения прослоек оказывает барьерный эффект, в соответствии с которым, как показано выше, увеличивается объемная доля нитрвдных фаз и уменьшается - силицвдных.

Усиление барьерного эффекта ответственно также за повышение износостойкости и снижение коэффициента трения покрытий при увеличении толщины бронзовых прослоек до 3 нм. При дальнейшем их утолщении перераспределение в объемных долях силицидной и нитридной фаз в покрытиях практически прекращается, и износостойкость их начинает уменьшаться в результате роста содержания в них мягкой бронзовой фазы.

Таблица 8. Изменение фазового состава покрытий Т1А1Ы/81А1Ы/Си8п при увеличении толщины бронзовых прослоек.

Толщина бронзовых прослоек, нм НАШ, об% 813К(, об% АМ, об% вд, об% Си, об% 8п, об%

0 38 30 2 30 - -

1,1 44 33 2 19 2 -

3,0 46 36 3 10 5 -

4,7 44 34 4 8 9 <1

6,4 41 33 3 9 15 1

Уменьшение силы трения в покрытиях этого типа может быть связано с локализацией сдвиговых деформаций в тонких бронзовых прослойках. Они начинают работать как твердая смазка. В пользу этого

-1 нм Ь-Знм свидетельствуют оптические изображения

Рис.13. Изображения канавок

износа покрытий с разной канавок износа покрытии (рис.13). Видно, толщиной бронзовых прослоек Ь, что пятна износа приобретают характерный полученные с помощью вид нанесенной на твердую поверхность оптического микроскопа смазки с наплывами в месте окончания

области контакта вращающегося контртела с поверхностью покрытия.

Шестой раздел посвящен исследованию процессов наноструктурирования теплозащитных покрытий на основе 2х-У-0 и вьАЬ'Ы. Установлено, что формируемые методом импульсного ионно-магнетронного распыления композиционных мишеней покрытия Хг-У-О и БьАМ^ имеют глобулярную мезоструктуру (рис.14), состоящую из нанозеренных конгломератов величиной от нескольких штук до нескольких десятков штук.

При осаждении на постоянном токе покрытия имеют столбчатую структуру. Средний размер зерен и фазовый состав в этих покрытиях определяются содержанием легирующих элементов, которыми в ВПЧ-покрытии является А1, в 7Ю-покрытии - У, и интенсивностью ионной бомбардировки. В 8ПЧ-покрытии он находится в интервале 40-80 нм, в 2Ю-покрытии - 15-45 нм (рис.15). И те, и

другие покрытия обладают трехфазной структурой (рис.16). Она обеспечивает высокий уровень трещиностойкости и термомеханических свойств в покрытиях за счет механизмов зернограничного, дисперсионного и трансформационного упрочнения. При нанесении на полированную медную подложку наиболее высоким комплексом механических свойств обладают покрытия БьАШ, в частности их ТЦС достигает 26 циклов (табл.9).

ЕНТ= 20.00 kV Signal A=CZ BSD Date :2 Jun 2009 WD =80 mm Photo No. = 3533 Time -.17:45:44

а б

Рис.14. Морфология поверхности нанокомпозитных покрытий на основе на основе Zr-Y-О (а) и Si-Al-N (б), осажденных на медную подложку импульсным ионно-магнетронным методом. Методы ЮМ и АСМ

0,20 -

0,10 - г-

0,00 -

d =16нм

<г

с = 7Л2 нм

H=R-

О 6 12 18 24 30 36 d, им

Рис.15. Светлопольное (а), темнопольное (б) ПЭМ-изображение и микроэлектронограмма (в) покрытия на основе системы 2г-У-0 на медной подложке и распределение зерен по размерам (г), определенным по темнопольным изображениям

(312]

Рис.16. Рентгенограммы покрытий на основе 8ьА1-Ы (а) и 2г-У-0 (б) толщиной 10 мкм, осажденного на медную подложку импульсным ионно-магнетронным методом

Таблица 9. Средние значения микротвердости Нт, адгезии Ра и коэффициента упругого восстановления к„ покрытий на основе БЬАШ и гг-У-О, полученных в режиме импульсного магнетронпого распылеш1я с ионной бомбардировкой

Покрытие ПДС, циклов Н, ГПа ку, % 17аЛ1

ЭьАШ 26 29,6±1,1 82 4,9±0,3

гг-У-О 7 18,6±0,9 51 5,3±0,2

При исследовании влияния состояния поверхностного слоя подложки на термомеханические свойства покрытий выявлено, что при обработке медной подложки сильноточным потоком ионов поверхностный слой модифицируется на глубину до 2-5 мкм (рис.17). Концентрация атомов 7л, достигающая на поверхности подложки при определенных режимах обработки 90-100 ат.%, с ростом глубины вначале уменьшается до 80-90 ат.%, далее сохраняет эти значения до глубины 1-2 мкм в зависимости от режима обработки, а затем плавно уменьшается до нуля. Морфология поверхности приобретает мелкоячеистую структуру со средним размером ячеек в пределах от 100 до 600 нм, зависящим от режима ионной бомбардировки.

400 800 1200 1600 2000

а б

Рис. 17. Концентрационный профиль (а) и морфология (б) поверхностного слоя медной подложки, обработанной потоком ионов гг+.Методы МСВИ и РЭМ

I I

Значительно увеличивается плотность дислокаций и повышается уровень локальных внутренних напряжений. Происходит сильная фрагментация зерен поверхностного слоя на глубину до 5 мкм и реализуется переход структуры от микрозеренной к нанозеренной (рис.18). В поверхностном слое образуются дополнительные фазы: Си5гг, Си&, Си&г и Ъх. В результате уменьшается температурный коэффициент линейного расширения поверхностного слоя подложки, приближаясь к покрытию, и повышается микротвердость поверхностного слоя. При этом увеличивается адгезия осаждаемых на нее покрытий гг-У-О и БьАШ от 2 до 5 раз и возрастает в 1,5-2 раза их термоциклическая стойкость (рис.19). При исследовании термической стабильности покрытий показано, что оба типа покрытий сохраняют свои механические свойства в температурном интервале от комнатной до ~1200 К.

20, град.

Рис.18. Электронограммы поверхностного слоя медной подложки: а - в исходном состоянии, б - обработанного потоком ионов гг+, в - рентгенограмма обработанного потоком ионов Хт+ поверхностного слоя

Режим нанесения покрытия

Режим нанесения покрытия

Рис.19. Изменение термоциклической стойкости и адгезии покрытий ЭьАШ иZr-Y-0 в зависимости от режимов нанесения: А - на исходную подложку, Б — на подложку, наноструктурированную сильноточным потоком ионов 2х

й | 20 7г-У-0 11

А Е

Режим нанесения покрытия

А Б

Режим нанесения покрытия

На основе математического моделирования методом возбудимых клеточных автоматов поведения трехслойной системы при термическом ударе и полученных экспериментальных данных о структурно-фазовом состоянии и свойствах составляющих слоев сформулированы основные принципы конструирования многослойных теплозащитных покрытий с высокой термоциклической стойкостью на медных подложках.

1. В поверхностном слое медной подложки путем ионной бомбардировки необходимо:

-сформировать мелкоячеистую границу раздела для улучшения сцепления

первого слоя покрытия с подложкой; -создать "шахматное" распределение напряжений и деформаций на границе раздела «первый слой покрытия - подложка», позволяющее управлять структурой покрытия в процессе его осаждения; -образовать максимально высокую концентрацию мелких равномерно распределенных по поверхности концентраторов напряжений с целью уменьшения вероятности образования крупных концентраторов напряжений в области интерфейса подложки с первым слоем покрытия. Это позволит при

тсрмоцнклировапии управлять процессом растрескивания покрытия с целью сохранения его эксплуатационных характеристик; -обеспечить снижение величины деформации первого слоя покрытия при тсрмоцнклпровании за счет уменьшения различия значений коэффициента термического расширения (КТР) первого слоя с подложкой.

2. Верхний функциональный слой покрытия должен иметь:

-низкую теплопроводность, глобулярную структуру и достаточную толщину, чтобы обеспечить эффективное снижение температуры для создания необходимых условии работы нижележащему слою, -высокую окислительную стойкость, чтобы не допустить окисления

действующим плазменным потоком нижележащего слоя, -достаточно высокую адгезшо к соседнему слою и способность противостоять трешинообразовапшо или тенденцию к образованию в процессе термоциклиропаппя сет ки мелких тангенциальных трещин, чтобы предотвратить отслаивание и оголение нижележащего слоя. В качестве материала для верхнего слоя покрытия целесообразно использовать папострукгурпую жаростойкую оксидную керамику на основе частично стабилизированного иттрием диоксида циркония. Она обладает глобулярной структурой, самой низкой по сравнению с другими керамическими материалами теплопроводностью и высокой окислительной стойкостью, а также имеет достаточно высокую способность противостоять трещинообразованию при термоциклнроваппи и образовывать сетку из мелких тангенциальных трещин за счет действия механизма трансформационного упрочнения. Основной недостаток - снижение эффективности работы механизма трансформационного упрочнения при высокой температуре - можно скомпенсировать,, если при высокой температуре создавать в этом слое напряжения сжатия.

3. Промежуточный слой является основным несущим механические нагрузки и релакенрующим возникающие при термоциклировании амплитудные напряжения в многоуровневом покрытии. Он должетг обладать:

-высокой прочностью,

-высокой трепшностойкостыо и стойкостью к термическим ударам, -высокой релаксационной способностью, —низким значением КТР.

Наиболее подходящим материалом для промежуточного слоя может быть папоструктурпая керамика на основе 8ьА1-М. Несмотря на относительно низкую окислительную стойкость к действию высокотемпературных плазменных потоков по сравнению с керамикой на основе Zr-Y-0, она обладает высокой прочностью, трещиностойкостью и стойкостью к термическим ударам, релаксационной способностью, имеет достаточно низкую теплопроводность. КТР этой керамики ниже КТР не -только медной подложки, по и верхнего функционального слоя на

основе 2г-У-0. Введение такого промежуточного слоя позволяет в процессе термоциклирования системы «многослойное покрытие-подложка» не только снизить амплитудные значения термических напряжений сжатия-растяжения в верхнем функциональном слое, но и выполнить реверсирование их знака, так, что при высокой температуре в нем будут создаваться напряжения сжатия, а при низкой температуре - напряжения растяжения. В результате этого может быть частично или полностью скомпенсировано наблюдаемое при высоких температурах снижение эффективности действия механизма трансформационного упрочнения в верхнем керамическом слое &-У-О.

На основе предложенных принципов разработаны оптимальные режимы формирования трехслойного теплозащитного покрытия на основе слоев 8ьА1-Ы и 7г-У-0 на наноструктурированной потоком ионов & медной подложке. С помощью экспериментальной установки изготовлена опытная партия таких покрытий. Лабораторные испытания показали повышение их термоциклической стойкости до 90-95 циклов (рис.21), что превышает лучшие результаты, полученные на однослойных покрытиях: БьАШ - в ~2 раза, Ъх-У-О - в ~6 раз.

90 93 и

Рис.20. Изображения поверхности теплозащитного покрытия на основе БнАЖ/Хг-У-О на ионно-наноструктурированной медной подложке, полученные в ходе термоциклирования (1...95 циклов); оптическая микроскопия (размер участка 2,09x1,56 мм)

Проведение огневых испытаний таких покрытий в Исследовательском Центре им. М.В. Келдыша на трехфазном плазмотроне мегаваттного класса (рис.22) экспериментально подтвердила их работоспособность как в стационарном режиме воздействия потока плазмы мощностью 26 МВт/м2 и температурой 4000К, так и в режиме термоциклирования.

С помощью сканирующей электронной микроскопии

установлено, что образцы опытных покрытий выдержали контрольные огневые испытания без нарушения сплошности, отслоения и разрушения. На поверхности покрытий в результате испытаний образуются локальные области эрозии с оплавленной поверхностью округлой формы с поперечным размером от 0,5 до 2 мм и глубиной до 3 мкм (рис.23), которые не влияют на работоспособность покрытий в целом. Покрытия, сформированные в условиях ионной бомбардировки при более высоком потенциале смещения и имеющие более мелкодисперсную наноструктуру и оптимальное соотношение тетрагональной и моноклинной фазы гЮ2 в верхнем слое на основе &-У-0 покрытия, имеют более высокую эрозионную стойкость к воздействию высокотемпературных плазменных потоков.

Рис.21. Проведение огневых испытаний медных пластин с трехслойными теплозащитными покрытиями во ФГУП «Центр им. М.В.Келдыша» на трехфазном плазмотроне переменного тока «Звезда».

а б

Рис.22. Изображения поверхности теплозащитных покрытий на основе Si-Al-N/Zr-Y-0 на наноструктурированной медной подложке, полученные на РЭМ Quanta 600 после проведения огневых испытаний в одинаковых условиях на плазмотроне переменного тока «Звезда». Составляющие покрытие слои нанесены методом импульсного магнетронного распыления композиционных мишеней в условиях ионной бомбардировки при Us = -100В (а) и Us=- ЗОВ (б)

В приложении приведены документы о практическом применении полученных в ходе выполнения диссертационной работы результатов. На их основе созданы технологии и оборудование по ионно-плазменно-пучковому наноструктурированию высокопрочных сталей и нанесению наноструктурных покрытий, которые внедрены на 10-ти предприятиях в Российской Федерации и Китае. В настоящее время ИФПМ СО РАН продолжает совместную деятельность

с ОАО «ОКБ Сухой» и НАПО им. В.П.Чкалова, Исследовательским Центром им. М.В.Келдыша и ГКНПЦ им. М.В.Хруничева по разработке и внедрению технологий нанесения покрытий и ионно-пучковой обработки материалов с использованием результатов диссертации в авиационно-космическом комплексе России.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

1. На основе изучения природы воздействия ионных пучков на механические свойства высокопрочных конструкционных сталей мартенситного и мартенситно-стареющего классов при температурах ниже 423К экспериментально установлен эффект ионно-пучкового нанострукгурирования поверхностного слоя, приводящий в отличие от традиционных способов упрочнения к одновременному повышению, с одной стороны, микротвердости, прочности, износостойкости, с другой - пластичности и усталостной долговечности. Наибольшей величины данный эффект достигает при обработке поверхности высокоэнергетическими пучками ионных комплексов боридов на основе легких металлов с бШльшим атомным радиусом, чем у железа, которые в силу малой массы слабо распыляют поверхностный слой, но внедряются на большую глубину, осуществляя при этом сильные искажения кристаллической решетки материала и создавая высокий градиент напряжений. Эффект связан с измельчением зерен мартенсита до наноразмерного уровня за счет радиационно-стимулированной рекристаллизации поверхностного слоя стали. Одновременно в поверхностном слое происходит увеличение плотности дислокаций, растворение частиц исходных вторичных фаз и образование тонкодисперстных частиц новых фаз, которые стабилизируют сильнодефектную наноструктуру. Величина эффекта и оптимальная доза облучения, при которой он достигает максимума, определяются составом ионного пучка и видом обрабатываемого материала.

2. Одновременное повышение износостойкости и снижение коэффициента трения поверхностного слоя подшипниковой стали ШХ-15 мартенситного класса можно получить путем имплантации атомами отдачи при бомбардировке высокоэнергетическими пучками ионов молибдена предварительно нанесенной тонкой пленки Мо5х. Величина изменения свойств увеличивается с дозой облучения и зависит от толщины пленки и условий испытания образцов на трение и износ. Повышение износостойкости связано с наноструктурированием ионами молибдена поверхностного слоя стали, а уменьшение коэффициента трения - с наноструктурированием пленки Мо5х.

3. На примере систем М-А1, Ре-Сг-№, ТьАШ, ТьС-Ы, 'П-Си-Ы, 'П-А^ьЫ, Ре-Сг-

установлено, что наиболее высокий комплекс трибомеханических свойств покрытий можно получить, если их сформировать в наноструктурном состоянии. В составе покрытия должно быть не менее двух фаз: основная, обеспечивающая эксплуатационные характеристики покрытия и дополнительная, выделяющаяся по

границам ее зерен и ограничивающая их рост. Оптимальное их соотношение достигается путем регулирования режимов магнетронного осаждения с использованием многокомпонентных мишеней и газовых смесей или с применением комбинированных схем напыления-бомбардировки с помощью нескольких магнетронов и ионных источников.

4. Непрерывное увеличение содержания одного из компонентов в исследованных многофазных покрытиях приводит, как правило, к измельчению зеренной структуры до наноразмерного уровня только в определенном концентрационном интервале и, соответственно, к значительному улучшению только в этой области трибомеханических свойств покрытий.

5. Сопровождение процесса осаждения покрытий бомбардировкой ионами рабочего газа, инициируемой с помощью приложения к подложке отрицательного потенциала смещения, приводит к изменению химического и фазового состава, уменьшению среднего размера зерен основной фазы и уровня внутренних упругих напряжений, и, вследствие этого, к существенному изменению твердости, износостойкости и коэффициента трения покрытий. При магнетронном напылении покрытий с промежуточной обработкой слоев ионным пучком от независимого ионного источника позволяет получать твердые и износостойкие нанокристаллические покрытия при комнатной температуре путем динамического ионного перемешивания осаждаемых атомов. При этом происходит понижение в покрытиях объемной доли основной фазы и повышение дополнительной, уменьшается размер зерен и параметр дальнего атомного порядка, изменяется уровень внутренних напряжений. Рост дозы облучения усиливает эти эффекты.

6. Разработан и детально исследован ионно-магаетронньш метод осаждения нанослоистых композиционных покрытий с чередующимися слоями и прослойками из разных материалов. С помощью проведения непрерывной бомбардировки газовыми ионами в процессе осаждения такого покрытия можно изменять как толщину этих слоев, так и их структурно-фазовое состояние. Однако более высокий эффект изменения структуры и свойств покрытий достигается при проведении избирательной ионной бомбардировки осаждаемых слоев. В этом случае величина эффекта зависит от вида слоев, которые подвергаются бомбардировке ионами металлов.

7. По сравнению с однослойными нанокомпозитаыми покрытиями на той же элементной основе нанослоистые покрытия имеют невысокую величину микротвердости, но кратно большую износостойкость и низкий коэффициент трения. При этом микротвердость не зависит от толщины чередующихся слоев, тогда как износостойкость и коэффициент трения определяются ею. Ионная бомбардировка повышает и микротвердость, и износостойкость покрытий, тогда как отжиг - только микротвердость, а износостойкость падает, причем тем больше, чем выше температура отжига. Наблюдаемое изменение трибомеханических

свойств связано с изменением структурных характеристик и количественного соотношения фаз в процессе формирования покрытия. Введение бронзовых прослоек между разнородными слоями повышает антифрикционные свойства нанослоистых покрытий. Величина этого эффекта экстремальным образом зависит от толщины прослоек и усиливается при отжиге покрытий. Природа его возникновения связана с низкой сдвиговой устойчивостью материала прослоек.

8. Одним из основных путей повышения термоциклической стойкости системы «теплозащитное покрытие - подложка» является управление состоянием их интерфейса с помощью обработки поверхностного слоя подложки сильноточным потоком тяжелых ионов перед нанесением покрытия. Происходящий при этом процесс наноструктурировапия поверхностного слоя подложки приводит к изменению его морфологии, структурно-фазового состояния и комплекса физико-механических свойств. В результате адгезия осаждаемых теплозащитных покрытий повышается в 2-5 раз, а термоциклическая стойкость - в 1,5-2 раза.

9. Формируемые методом импульсного ионно-магнетронного распыления композиционных мишеней и катодов слои Zr-Y-O и Si-Al-N теплозащитного покрытия имеют глобулярную мезоструктуру, состоящую из нанозеренных конгломератов. Они обладают трехфазной структурой, которая обеспечивает высокий уровень трещиностойкости и термомеханических свойств в покрытиях за счет механизмов зернограничного, дисперсионного и трансформационного упрочнения. Установлена взаимосвязь термомеханических свойств покрытий и их термической стабильности со структурно-фазовым и химическим составом. Сопровождение процесса напыления покрытий бомбардировкой ионами позволяет уменьшить, с одной стороны, средний размер зерен в покрытии, с другой, регулировать объемные доли дополнительных фаз.

10. Сформулированы основные принципы конструирования многослойных теплозащитных покрытий с высокой термоциклической стойкостью на медных подложках. На основе предложенных принципов разработаны оптимальные режимы нанесения и составы трехслойных теплозащитных покрытий. Лабораторные испытания полученных по этим режимам покрытий показали увеличение термоциклической стойкости до 90-95 циклов, что превышает лучшие результаты, получаемые на однослойных покрытиях в 2-6 раз. Проведение огневых испытаний таких покрытий во ФГУП «Исследовательский центр им. М.В. Келдыша» на плазмотроне мегаваттного класса экспериментально подтвердила их работоспособность как в стационарном режиме воздействия потока плазмы мощностью 26 МВт/м2 и температурой 4000К, так и в режиме термоциклирования.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Панин В.Е., Сергеев В.П., Панин A.B. Наноструктурирование поверхностных слоев конструкционных материалов и нанесение наноструктурных покрытий. -

Томск: изд-во ТПУ. - 2008. - 285 е.; 2-е издание с гриф. УМО ВУЗ РФ. -2010.- 254 с.

2. Наноинженерия поверхности. Формирование неравновесных состояний в поверхностных слоях материалов методами электронно-ионно-плазменных технологий. / Отв. ред. Н.З.Ляхов, С.Г.Псахье. - Новосибирск: изд-во СО РАН.

- 2008. - 275 с. // Сергеев В.П. Кинетика и механизм формирования неравновесных состояний поверхностных слоев в условиях магнетрогоого распыления и ионной бомбардировки. — Глава 5,— С.227- 258.

3. Поверхностные слои и внутренние границы раздела в гетерогенных материалах. / Под ред. В.Е. Панина. - Новосибирск: изд. СО РАН. - 2006. -520 с. // Сергеев В.П. Модификация поверхностных слоев высокопрочных сталей композиционными ионными пучками. - Глава 10. - Раздел 10.2. - С.363

- 383; Вакуумное магнетронное осаждение нанокристаллических покрытий с ионной бомбардировкой. - Глава 11. - Раздел 11.1.-С.384 - 403.

4. Сергеев В.П., Сунгатулин А.Р., Федоритцева М.В., Нейфельд В.В. Термоциклическая стойкость и структура нанокомпозитных покрытий на основе Zr-Y-O с различным содержанием иттрия // Деформация и разрушение материалов. - 2010.-№3,-С. 18-21.

5. Сергеев В.П., Нейфельд В.В., Сунгатулин А.Р., Сергеев О.В., Федорищева М.В., Никалин АЛО. Увеличение термоциклической стойкости покрытий на основе Zr-Y-O путем оптимизации режимов осаждения // Известия ТПУ. -2010. -Т.317.-№2.-С. 111-115.

6. Букрина Н.В., Князева А.Г., Сергеев В.П. Экспериментальные и численные исследования формирования переходных зон в процессе бомбардировки нитридного покрытия комбинированным потоком ионов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. - 2009. - № 1. - С. 83-92.

7. Федорищева М.В., Сергеев В.П., Попова H.A., Козлов Э.В. Структура и механические свойства интерметаллидного покрытия на основе Ni-AI в условиях магнетронного напыления // Изв. РАН. Серия физическая. - 2009. -Т. 72,-№8.-С. 1044-1047.

8. Сунгатулин А.Р., Сергеев В.П., Федорищева М.В., Сергеев О.В.. Влияние обработки пучками ионов (Сг+В)+ поверхностного слоя стали 38ХНЗМФА на износостойкость. //Известия ТПУ. - 2009. - Т.315. -№2. - С.134 -137.

9. Воронов A.B., Сергеев В.П., Сергеев О.В., Нейфельд В.В., Параев Ю.Н. Получение нанокомпозитных покрытий на основе системы Ti-Al-Si-N с помощью двух магнетронов //Известия ТПУ. - 2009. - Т.315. - №2. - С. 147 -150.

10. Панин В.Е., Сергеев В.П. НАНО для космоса // Наука из первых рук. - 2009. -Т.27.-№3.-С. 18-19.

П.Сергеев В.П., Федорищева М.В., Сергеев О.В., Воронов A.B., Зверев И.К. Влияние ионнопучковой обработки на структуру и трибомеханические свойства покрытий TiN //Физика и химия обработки материалов. - 2008. - № 2,- С.10-13.

12. Панин A.B., Шугу ров А.Р., Казаченок М.С., Сергеев В.П. Особенности пластической деформации и разрушения наноструюурных покрытий SiAIN //Вопросы материаловедения. - 2008. - №3. - С.55 -61.

13.Fedorischeva M.V., Sergeev V.P., Popova N.A., Kozlov E.V. Temperature effect on microstructure and mechanical properties of the nano-structured Ni3AI coaling //Materials Science and Engineering A. - 2008, - T. 483 - 484. - C. 644 - 647.

14.Сергеев В.П., Коротаев А.Д., Пишкин Ю.П., Овчинников C.B., Федорищева М.В., Козлов Э.В. Особенности структуры нанокомпозитных П01фытий на основе нитридов Fe-Cr-Ni-N, полученных магнетронным напылением // Перспективные материалы. - 2007. ~№ 1,-С. 54-60.

15.Панин В.Е., Сергеев В.П. Наноструктурирование поверхностных слоев и нанесение наноструктурньтх покрытий - технология XXI века // Наука из первых рук. -2007. -№2(14).-С. 42-44.

16.Панин В.Е., Панин A.B., Сергеев В.П., Шугуров А.Р. Эффекты скейлинга в структурно-фазовой самоорганизации ira интерфейсе «топкая пленка-подложка» // Физическая мезомеханика. - 2007. - Т. 10. - № 3. - С. 9 - 21.

17.Коротаев А.Д., Мошков В.Ю., Овчинников C.B., Пинжин Ю.П., Тюменцев А.Н., Сергеев В.П., Борисов В.Д., Савостиков В.М. Многокомпонентные твердые и сверхтвердые субмикро- и нанокомпознгаые покрытия на основе нитридов титана и железа // Физическая мезомеханика. - 2007. - Т. 10. - № 3, -С. 39-52.

18. Панин В.Е., Сергеев В.П., Панин A.B., Почивалов Ю.И. Наноструктурирование поверхностных слоев и нанесете нанострукгурных покрытий - эффективный способ упрочнения современных конструкционных и инструментальных материалов // ФММ. - 2007. - Т. 104. - № 6. - С. 650 - 660.

19.Федорищева М.В., Сергеев В.П., Воронов A.B., Сергеев О.В., Попова H.A. Козлов Э.В. Структура и фазовый состав стали 38ХНЗМФА, имплантированной ионами Cr и В // Известия РАН. Серия Физическая. - 2007. -Т. 71.-№2-С.231 -233.

20. Панин В .Е., Сергеев В.П., Панин A.B., Почивалов Ю.И. Наноструктурирование поверхностных слоев и нанесение наноструктурньтх покрытий: научные основы и инженерные приложения // Перспективные материалы, - 2007. - Т.1.- Спецвыпуск, сентябрь. - С. 90 - 94.

21.Иваненко A.B., Панин C.B., Сергеев В.Г1. , Иванов Ю.Ф., Почивалов Ю.И., Панин В.Е. Повышение усталостной прочности стали ВНС-5 путем

поверхностной высокоэнергетической обработки // Перспективные материалы. - 2007. - Т.2.- Спецвыпуск, сентябрь.-С.321 -326.

22. Сергеев В.П., Сунгатулин А.Р., Сергеев О.В., Пушкарева Г.В. Нанотвердость и износостойкость высокопрочных сталей 38ХНЭМФА и ШХ-15, имплантированных ионами (Al+B), (Ti+B), Ti // Известия ТПУ. - 2006. - Т. 309. -№ 1.-С. 120-124.

23.Сергеев В.П., Федорищева М.В., Сергеев О.В., Воронов А.В. Влияние ионной бомбардировки на структуру и трибомеханические свойства магнетронных покрытий на основе системы Ti-Al-N // Перспективные материалы. - 2006. -№1,-С. 73-78.

24.Сергеев В.П., Федорищева М.В., Воронов А.В., Сергеев О.В., Яновский В.П., Псахье С.Г. Трибомеханические свойства и структура нанокомпозитных покрытий Ti|.xAlxN // Известия ТПУ. - 2006. - Т. 309. - № 2 - С. 149 -152.

25. Сергеев В.П., Воронов А.В., Пушкарева Г.В. Структура поверхностного слоя и механические свойства подшипниковой стали после обработки пучками ионов Ti, Ti+C, Ti+B // Физика и химия обработки материалов. - 2006. - № 2. - С. 58 -64.

26. Сергеев В.П., Федорищева М.В., Воронов А.В., Сергеев О.В., Попова Н.А., Козлов Э.В. Структура и механические свойства нанокомпозитных покрытий на основе нитрида титана, легированного медью, алюминием или углеродом // Вестник НовГУ. - 2006. - № 34. - С. 17 - 21.

27. Сергеев В.П. Федорищева М.В., Сергеев О.В., Воронов А.В., Попова Н.А., Козлов Э. В. Модификация структуры и фазового состава покрытий TiN пучком ионов AfB+ // Известия РАН. Серия Физическая. - 2006. - Т. 70. - № 7.-С. 1023-1025.

28. Сергеев В.П., Федорищева М.В., Сергеев О.В., Псахье С.Г. Влияние нанокомпозитных покрытий 12Х18Н10Т на триботехнические свойства металлополимерной пары трения "сталь Э8ХНЗМФА - полиамид ПА-66" // Известия ТПУ. -2006.-Т.309.-№3.-С. 131-135.

29.Sergeev V.P., Fedorischeva M.V., Voronov A.V., Sungatulin A.R., Sergeev O.V., Kozlov E.V. Tribomechanical property and structure of gradient nanocomposite coatings Ti-Al-B-N formed by combined method of a magnetron deposition and bombardment by composite ion beam //Изв.ВУЗов. Физика. - 2006. - № 8, Приложение. - С. 513 - 516.

30. Sergeev V.P., Fedorischeva M.V., Sungatulin A.R., Korotaev A.D., Kozlov E.V. Effect of nanocomposite coatings on the basis of Fe-Cr-Ni nitrides on tribotechnical properties of metal-polymeric of friction pair "Steel 38XH3M®A-polyamide PA-66".// Изв.ВУЗов. Физика. - 2006. - №8, Приложение. - С. 525 - 528.

31. Сергеев В.П., Сунгатулин А.Р., Федорищева М.В., Коротаев А.Д., Козлов Э.В. Влияние нанокомпозитных покрытий на основе нитридов Fe-Cr-Ni на

триботехшгаеские свойства пары трения "сталь Э8ХНЗМФА - полиамид ПА-66" // Перспективные материалы. - 2006. - № 6. - С. 64 - 71.

32. Сергеев В.П., Федорищева М.В., Воронов A.B., Сергеев О.В., Сунгатулин А.Р., Псахье С.Г. Модификация трибомеханических свойств н структуры нанокомпозитных покрытий TiN при бомбардировке пучками ионов (А1+В) и термообработке. //Физ1гческая мезомеханика. - 2006. -Т.9, Спецвыпуск. -С.145- 148.

33.Сергеев В.П., Федоршцева М.В., Сунгатулин А.Р., Попова H.A., Козлов Э.В. Повышение триботехянческпх свойств пары трения «сталь 38ХНЗМФА -полиамид ПА-66» прн поверхностной обработке металлической составляющей композиционными ионными пучками.// Физическая мезомеханика. -2006. -Т.9, Спецвыпуск. - С. 149 -152.

34.Сергеев В.П., Яновский В.П., Кузьмин О.С., Косицын Л.Г., Падусенко В.Н. Магнетронное напыление низкоэмиссионных покрытии. // Физическая мезомеханика. - 2006. - Т.9, Спецвыпуск. - С. 189 - 192.

35.Сергеев В.П., Федорищева М.В., Воронов A.B., Сергеев О.В. Структура и механические свойства покрытий на основе карбонитрида титана при магнетронном напылении в условиях ионнолучевой обработки // Перспективные материалы. - 2005. —№ 5. - С. 72 - 78.

36.Сергеев В.П., Воронов A.B., Сергеев О.В., Пушкарева Г.В. Трибологические свойства подшипниковой стали ШХ-15 с покрытием MoSx после обработки пучком ионов молибдена // Физика и химия обработки материалов. - 2005. - № 6.-С. 38-42.

37.Сергеев В.П., Федорищева М.В., Сунгатулин А.Р., Козлов Э.В., Коротаев А.Д. Изменегше износостойкости стали 38ХНЗМФА при магнетронном напылении нанокомпозитных покрытий на основе Fe-Cr-Ni-N // Физическая мезомеханика.

- 2005. - Т. 8, Спецвыпуск. - С . 117 - 120.

38.Сергеев В.П., Сунгатулин А.Р., Сергеев О.В., Пушкарева Г.В., Панин В.Е. Влияние наноструктурирования поверхностного слоя высокопрочных сталей 38ХНЗМФА и ШХ-15 на их трнбомеханическне свойства // Физическая мезомеханика. - 2005. - Т. 8, Спецвыпуск. - С. 121- 124.

39. Панин В.Е., Сергеев В.П., Почивалов Ю.И., Панин C.B., Воронов A.B. Создание наноструктурных состояний в поверхностных слоях комбинированным методом ионной имплантации - магнетронного распыления

- ультазвуковой обработки // Физическая мезомеханика. - 2005. - Т. 8, Спецвыпуск. - С. 113-116.

40.Панин В.Е., Сергеев В.П., Федорищева М.В., Сергеев О.В., Воронов A.B.. Структура и механические свойства нанокристаллических покрытий на основе карбидов и нитридов титана и алюминия // Физическая мезомеханика. - 2004. -Т.7. - Спец.выпуск. - 4.2. - С. 321-324.

41. Сергеев В.П., Федорищева М.В., Воронов A.B., Сергеев О.В., Попова H.A., Козлов Э.В. Влияние структуры на механические свойства нанокристаллических интерметаллидных покрытий на основе Ni - AI // Физическая мезомеханика. - 2004. - Т.7. - Спец.выпуск. - 4.2. - С. 325-328.

42. Сергеев В.П., Яновский В.П., Параев Ю.Н., Сергеев О.В., Козлов Д.В., Журавлев С. А.. Установка ионно-магнетронного напыления нанокристаллических покрытий (КВАНТ) // Физическая мезомеханика. - 2004. -Т.7. - Спец.выпуск. - 4.2. - С. 333-336.

43. Сергеев В.П., Федорищева М.В., Попова H.A., Козлов Э.В. Закономерности формирования структуры интерметаллидного покрытия на основе Ni3AI в условиях магнетронного напыления и ионно-лучевой обработки // Известия высших учебных заведений. Черная металлургия. - 2003. - № 10. - С.70 - 72.

44.Абдрашитов В.Г., Рыжов В.В., Сергеев В.П., Яновский В.П. Исследование температурного режима мартенситных сталей при высокодозовой ионной имплантации// Физика и химия обработки материалов. - 1992. - № 4. - С. 22 -27.

45. Панин В.Е., Сергеев В.П. Наноструктурирование поверхностных слоев и нанесение наноструктурных покрытий: научные основы и инженерные приложения. // В кн.: Наука и Нанотехнологии. Материалы научной сессии Президиума Сибирского отделения РАН 22 декабря 2006 г. - 2007 -Новосибирск. - Изд-во СО РАН. - С.57 -67.

46. Сергеев В.П. Сверхтвердые нанокомпозитные покрытия на основе нитрида титана, легированного медью, алюминием или углеродом. // В кн.: Деформация, локализация, разрушение./ Под ред. Л.Б.Зуева. - 2005. -Томск, изд-во НТЛ.-С.112-126.

47. Сергеев В.П., Параев Ю.Н., Яновский В.П. Широкоаппертурный источник газовых ионов // Патент РФ № RU 2338294. - Опубликован. - Бюл. № 31. -10.11.2008г.

48. Сергеев В.П., Яновский В.П., Параев Ю.Н. Протяженный источник ионов // Патент РФ № RU 2261497. - Опубликован. - Бюл. № 27. - 27.09.2005г.

49.Сергеев В.П., Сергеев О.В., Яновский В.П., Черненко В.П. Способ ионноплазменного нанесения покрытий на изделия // Патент РФ № RU 2192500,- Опубликован. - Бюл. №31. -10.11,2002г.

50. Сергеев В.П., Яновский В.П. Способ формирования теплоотражающего покрытия // Патент РФ № RU 2165998. - Опубликован. - Бюл. №12. -27.04.2001г.

51. Сергеев В.П., Чиркина Л.П. Способ упрочнения поверхностей изделий в вакууме // Патент РФ № RU 2066705. - Опубликован. - Бюл. №26. -20.09.1996г.

Подписями п печать I 8.08.2011 г. Формат 60x84/16. Гаршпура Тайме. Усл. печ. л. 2.06. Тираж 100 экз.

Отпечатано п Институте физики прочности п материаловедения СО РАН 634021. г. Томск, пр. Академический. 2/4

Введение. 7 Раздел 1. Ионно-пучковая обработка высокопрочных сталей и сплавов и ионно-плазменное нанесение покрытий.

1.1. Изменение структуры и трибомеханических свойств сталей и сплавов при ионно-пучковом модифицировании поверхностного слоя.

1.1. 1\ Ионное распыление.

1.1.2. Ионная имплантация.28'

1.1.3. Имплантация атомами^ отдачи и ионное перемешивание.

1.1.4. Образованиедефектов решетки?при внедрении ионов.29?

1.1.5. Изменение структурно-фазового состояния сталей и сплавов.

1.1.6. Повышение' трибомеханических свойств металлов» и сплавов-методом ионной имплантации.

1.2. Ионно-плазменное нанесение упрочняющих и износостойких покрытий.•.

1.2". 1. Особенности формирования покрытий.

1.2.2. Структура и трибомеханические свойства покрытий.

1.3. Влияние ионной бомбардировки на структуру и свойства осаждаемых покрытий.

1.4. Теплозащитные многослойные покрытия.

1.4.1. Методы нанесения теплозащитных покрытий.

1.4.2. Состав, структура и термоциклическая стойкость теплозащитных покрытий.

1.5. Поверхностный слой и трибомеханические свойства материалов.104'

1.6. Выводы из обзора и постановка цели и задач.исследования.

Раздел 2. Методы и устройства ионно-плазменного наноструктурирования сталейч и сплавов и нанесения наноструктурных покрытий, методики исследований и испытаний. 129 2.1. Универсальная * экспериментальная* установка* для осаждения. покрытий и поверхностной ионной обработки.

2.2. Методы ионно-пучкового наноструктурирования поверхностного слоя металлов.

2.2.1. Импульсный вакуумно-дуговой ионный источник.

2.2.2. Бомбардировка непрерывным потоком-ионов металлов.

2.3. Осаждение однослойных нанокомпозитных покрытий с помощью? магнетронного распыления композиционных; мишеней;.

2.3;К Распыление на;постоянном и импульсном токе.145<

2.3.2. Осаждение', ионной бомбардировкой при приложении; потенциала;смещения.к подложке.Г59>

2.3:3; Приготовление композиционных мишеней;.

2.4. Формирование: многослойных; металло-нитридо-оксидныхпокрытий при магнетронном?распылениищ ионной бомбардировке.

2.5; Получение;нанослоистыхшокрытий1;.•'.

2.6. Применяемые методики исследований и испытаний поверхностных слоеви покрытий. ;.

216:1" Трение и износ.;.

2.6;2; Механические свойства;. 1.

2.6.3 Микротвердость.

2.6.4. Адгезия покрытий:.

X.6i5i Тёрмоциклирование.186?

2.6.6 Химический состав и концентрационные профили распределения элементов по толщине поверхностного слоя.

2.6.7 Структура и фазовый состав.

Раздел 3. Наноструктурирование поверхностных слоев высокопрочных сталейметодами; ионнопучковой бомбардировки:.

3.1. Влияние ионной бомбардировки на структуру поверхностного слоя и механические свойства стали мартенситнош класса 30ХГСН2А.

3.2. Ионно-пучковая поверхностная обработка подшипниковой стали

ШХ-15 мартенситного класса.

3.2.1. Расчет температурных полей в образцах при высокодозной ионной имплантации.

3.2.2. Изменение структурно-фазового состояния и трибомеханических свойств при ионно-пучковой модификации поверхностного слоя стали

ШХ-15.

3.2.2.1'. Наноструктурирование стали ШХ-15 пучками ионов И и комплексами ТлСх и ТТВХ.

3.2.2.2. Особенности ионнопучкового наноструктрирования стали ШХ

15 ионными комплексами боридов других металлов.

3.2.2.3. Наноструктурирование поверхностного слоя стали ШХ-15 при бомбардировке ионами Мо предварительно нанесенной пленки Мо8х.

3.3. Наноструктурирование ионными пучками поверхностного слоя высокопрочной мартенситно-стареющей стали ВНС-5.

3.4. Выводы.

Раздел 4. Формирование наноструктурных покрытий при магнетронном распылении.

4.1. Введение.

4.2. Наноструктурирование покрытий на основе НИ путем образования твердого раствора И-А^И.

4.3. Особенности» формирования нанокомпозитных покрытий на основе , ИМ при легировании медью.

4.4. Структура и трибомеханические свойства нанокомпозитных покрытий на основе системы Тл - С - N.

4.5. Наноструктурирование интерметаллидных покрытий на основе N1

А1 при ионной бомбардировке.

4.6. Влияние химического состава нанокомпозитных покрытий на основе И-А^ьИ на их структурно-фазовое состояние и свойства.

4.7. Формирование наноструктурного состояния покрытий на основе Бе

Cr-Ni и его влияние на износ металлополимерной пары трения.

4.8. Особенности наноструктурирования покрытий на основе Fe-Cr-Ni с ростом содержания азота и изменение их структурно-фазового состояния и износостойкости.

4.9. Выводы.

Раздел 5. Слоистые нанокомпозитные покрытия.

5.1. Введение.

5.2. Взаимосвязь структурно-фазового состояния слоистых нанокомпозитных покрытий на основе- TiAlN/SiAlN с трибомеханическими свойствами.

5.3. Термическая стабильность структуры и свойств слоистых нанокомпозитных покрытий TiAlN/SiAlN.

5.4. Влияние промежуточных бронзовых прослоек на формирование структурно-фазового состояния слоистых нанокомпозитных покрытий TiAlN/SiAlN/CuSn.

5.5. Трибомеханические свойства слоистых нанокомпозитных покрытий TiAlN/SiAlN/CuSn с промежуточными бронзовыми прослойками.

5.6. Выводы.

Раздел^ 6. Многослойные теплозащитные ^ наноструктурные4 покрытия с высокой термоциклической стойкостью.

6.1. Введение. 390^

6.2. Математическое моделирование поведения трехслойной системы «медная подложка - промежуточный подслой — теплозащитное покрытие» при термическом ударе.

6.3. Структурно-фазовое состояние и термоциклическая стойкость наноструктурных теплозащитных покрытий на основе Si-Al-N и Zr-Y-O.

6.4. Влияние ионного наноструктурирования* поверхности медной подложки на термоциклическую стойкость и механические свойства теплозащитных покрытий на основе Zr-Y-O и Si-Al-N.

6.5. Влияние интерфейса «покрытие-подложка» на циклическую стойкость и механические свойства теплозащитных покрытий.

6.6. Температурная стабильность структурно-фазового состояния и свойств нанокомпозитных теплозащитных покрытий при термоциклировании и высокотемпературном отжиге.

6.7. Принципы конструирования многослойных наноструктурных теплозащитных покрытий для сопел ЖРД с высокой термоциклической стойкостью, их получение и испытания.

6.8. Выводы.

Современные знания о природе прочности материалов показывают, что структурно-фазовое состояние тонкого поверхностного слоя имеет значительное, а во многих случаях определяющее влияние на износ и разрушение высокопрочных материалов. В' этой связи разработка методов ионно-плазменного осаждения» покрытий и ионно-пучковой поверхностной модификаций? материалов} является чрезвычайно; актуальной:. Еще более важными? становятся эти? методы инженерии поверхности^ сегодня в связи с: расширением поля деятельности .человека на облает® с* экстремальными? условиями? эксплуатации- техники, в которых требования к уровню свойств материалов возрастают многократно, ©днакошеханизмы: ионно-плазменного-формирования модифицированных поверхностных: слоев и их воздействия на трибомеханические характеристики; материалов: остаются? во многом неясными, что в значительной степени-сдерживает поиск оптимальных путей их практического применения.

В< физической мезомеханике поверхностные слои- нагруженного твердого тела рассматриваются как самостоятельная, подсистема. Отсутствие у атомов поверхности? половины межатомных связей обусловливает особую структуру поверхностного слоя. Его следует рассматривать не просто как ослабленный- кристалл, а как: систему ' нанокластеров, которая ведет себя; принципиально отлично от равновесного кристалла с трансляционной« симметрией. Как следствие, поверхностный слой при нагружении твердого тела; более интенсивно теряет свою сдвиговую устойчивость по сравнению с объемом кристалла и проявляет специфические: механизмы пластического течения недислокациоиной природы.

Сегодня известны направления положительного влияния; ионного облучения на трибомеханические свойства ряда металлов и сплавов. Изученные к настоящему времени закономерности структурно-фазовых превращений и связанных с ними изменений свойств материалов относятся в основном к воздействию на поверхность одноэлементных ионных пучков. Однако имеется ряд экспериментальных фактов по воздействию на материалы многоэлементных ионных потоков, - не получивших пока систематического исследования, которые свидетельствуют о гораздо; более эффективном характере их воздействия на материалы. Среди изученных механизмов воздействия ионных пучков слабое внимание уделено эффекту наноструктур ирования поверхностного слоя, хотя как. показывают исследования последних лет именно при наноструктурировании материалов может наблюдаться особенно высокий рост механических свойств. Кроме того основное число установленных закономерностей касается воздействия ионных пучков на структуру и свойства чистых металлов. Рассмотрению поведения высокопрочных сталей и сплавовг при ионной имплантации посвящено ограниченное количество работ. В этой связи актуальным является исследование явления имплантации высокопрочных сталей и сплавов металло-металлоидными ионными пучками,^ как одного из перспективных видов ионно-пучкового модифицирования таких материалов. При этом наиболее важные результаты по повышению прочности, пластичности, износостойкости, усталостных свойств этих материалов могут быть получены в направлении изучения эффекта ионно-пучкового наноструктурирования поверхностного слоя. В настоящее время в промышленности широко применяются ионно-плазменные покрытия на основе соединений переходных металлов, которые характеризуются высокой твёрдостью и износостойкостью. Их недостатки -значительная хрупкость и неудовлетворительная' циклическая стойкость, низкие термическая стабильность и окислительная стойкость ограничивают возможности повышения эксплуатационных характеристик покрытий и сдерживают их распространение на новые области промышленного применения. Для дальнейшего эффективного продвижения по этому пути необходимо не просто увеличивать твердость покрытия и подложки, а выполнять подстройку их структуры друг под друга в области интерфейса. Для этого целесообразно изучить процессы' наноструктурирования и подложки, и покрытия. Плодотворным сегодня оказалось направление по разработке композиционных покрытий. К сожалению, область их практического применения в основном ограничена твердосплавными подложками. Значительное отличие модулей' упругости и- значений термического коэффициента линейного расширения» (ТКЛР)1 этих покрытий от сталей не позволяет столь успешно применять их для* защиты стальных деталей. Здесь актуальным является исследование принципов и способов-согласования структуры и свойств покрытий со стальными подложками. В' этом направлении полезным может быть подход, состоящий в» получении чередующихся наноразмерных слоев из разнородных материалов. Формирование нанослоистых покрытий может стать чрезвычайно перспективным направлением как в фундаментальном* аспекте понимания-механизма наноструктурирования материалов, так и в прикладном - при разработке покрытий с уникальными механическими характеристиками для промышленного применения. Актуальным в этом направлении является разработка способов наноструктурирования покрытий и подложки путем ионной бомбардировки.

Отдельное важное место в области создания покрытий и изучения их свойств занимают проблемы формирования многокомпонентных твердосмазочных и многослойных теплозащитных покрытий. Сегодня перспективные антифрикционные покрытия разрабатываются на основе многокомпонентных систем с гетерогенной структурой, состоящей из твердых* частиц в пластичной основе. Нерешенной проблемой остается низкий ресурс работы таких покрытий. Разработка теплозащитных покрытий, применяемых в авиационно-космической технике, также развивается по пути создания многослойной структуры, состоящей из связующих металлических слоев

CMC) и верхнего керамического слоя (ВКС), наносимыми газотермическими или электроннолучевыми методами. Сегодня изучаются возможности улучшения свойств покрытий путем создания CMC в виде слоистых структур и легирования* ВКС. Однако качественный скачок в совершенствовании-теплозащитных свойств покрытий и повышении их термоциклической стойкости требует разработки новых подходов и методов нанесения таких покрытий. Кроме того; указанные покрытия удовлетворительно работают на подложках из жаростойких сталей и суперсплавов (детали* газотурбинных двигателей), имеющих небольшое отличие в TKJIP от CMC. На подложках из медных сплавов, применяемых для? изготовления сопловых аппаратов жидкостных реактивных двигателей, они' не способны работать — разрушаются и отслаиваются в течение нескольких термоциклов из-за значительного отличия» TKJ1P и высокого энергетического воздействия. В настоящее время/ ведется активный поиск и новых материалов, и методов< формирования* теплозащитных покрытий, в частности, вакуумных ионноплазменных. В этом направлении, безусловно, актуальным -может стать, создание принципиально- нового подхода в разработке теплозащитных покрытий, на основе ионноплазменного формирования термостабильных многофазных наноструктур.

Целью диссертационной работы является разработка научных основ ионноплазменного формирования наноструктурных поверхностных слоев и многокомпонентных и многослойных покрытий на высокопрочных сталях и специальных сплавах. Для достижения цели- работы были поставлены следующие задачи:

1. Разработать, методы наноструктурирования поверхностных слоев высокопрочных- сталей и сплавов мартенситного и мартенситно-стареющего классов высокоэнергетическими металло-металлоидными ионными пучками с целью улучшения их триботехнических и механических свойств, исследовать структурно-фазовые состояния наноструктуированных поверхностных слоев и выявить механизмы их влияния на свойства, показать возможности практического применения этих методов.

2. Исследовать процессы формирования нанокомпозитных однослойных покрытий на основе нитридов переходных металлов и интерметаллидов при. осаждении из многокомпонентного плазменного потока способом магнетронного распыления композиционных мишеней и-влияния на них различных методов ионной бомбардировки.

3. Разработать ионно-магнетронные методы- получения нанослоистых композиционных покрытий на основе нитридов переходных металлов,1 изучить влияние режимов осаждения и* ионной- бомбардировки на их структурно-фазовое состояние и трибомеханические свойства.

4. Разработать структуру и принципы формирования многослойных нанокомпозитных теплозащитных покрытий с высокой термоциклической стойкостью методами ионно-магнетронного напыления.

5. Исследовать термическую стабильность полученных наноструктурных покрытий.

6. Разработать составы и технологии^ нанесения^ ионно-магнетронными методами, исследовать механические свойства и, структурно-фазовое состояние и показать возможности ' практического применения наноструктурных сверхтвердых, износостойких, антифрикционных, термоциклически-стойких покрытий на основе нитридов и оксидов переходных металлов.

7. Разработать экспериментальные устройства и оборудование для наноструктурирования поверхностных слоев сталей и сплавов многоэлементными ионными пучками- и ионно-магнетронного нанесения многокомпонентных и многослойных наноструктурных покрытий.

Методы исследования, обоснованность и достоверность результатов

Методы исследований определялась требуемым объемом и достоверностью информации, необходимой для достижения поставленной цели работы и были, в основном, экспериментальными. Изучение морфологии и структурно-фазового состояния покрытий и поверхностных слоев материалов проводилось с помощью современных методов физического материаловедения: просвечивающей электронной микроскопии высокого разрешения, оптической, сканирующей электронной и атомно-силовой микроскопии; Для; исследования химического состава использовался1 метод микрорентгеноспектрального анализа и волновой дисперсионной; спектрометрии,- для определения концентрационных профилейграспределения? элементов в поверхностных слоях и слоистых покрытиях— метод масс-спектрометрии вторичных ионов, получаемых при распылении поверхности ионным пучком. Определение триботехнических и механических характеристик образцов с покрытиями и модифицированными поверхностными; слоями выполнялось на современной испытательной базе с помощью приборов "NanoHardnessTester" (СSM), "Revetest-RST" (CSM), "Instron 5582" (USA) и др. Термомеханические характеристики покрытий определялась методом; ускоренных испытаний термоциклированием с пошаговой фотографической- регистрацией морфологии поверхности с помощью цифровой микрофотокамеры на длиннофокусном оптическом; микроскопе, теплофизических свойств покрытий - методом огневых испытаний; на трехфазном плазмотроне мегаваттного класса в Исследовательском центре им: М.В. Келдыша. При- проведении математического моделирования процессов ионно-пучкового наноструктурирования поверхностных слоев материалов и- покрытий использовались, методы Монте-Карло и. возбудимых клеточных автоматов. Экспериментальное исследование процессов ионно-плазменного наноструктурирования поверхностных слоев материалов и формирования нанокомпозитных покрытий выполнялось с помощью методов импульсно-периодической и непрерывной высокоэнергетической бомбардировки пучками металлических ионов и металло-металлоидными ионными комплексами, магнетронного реактивного распыления композиционных мишеней в импульсном режиме и на постоянном токе, а также в режиме ионной бомбардировки, реализуемой при подаче на подложку отрицательного потенциала смещения или с помощью независимых ионных источников.

Достоверность результатов исследований обеспечивается их систематическим характером, применением комплекса современных экспериментальных методик, сертифицированного оборудования и приборов-и подтверждается сопоставлением полученных результатов эксперимента с расчетными и литературными данными. Все полученные в работе результаты i статистически обработаны и воспроизводимы, часть научных положений и выводов подтверждена при испытаниях в независимых лабораториях и промышленных предприятиях, часть практически реализована.

Научная новизна диссертационной работы заключается-в следующем.

Развит метод ионно-пучковой модификации поверхностных слоев материалов в приложении к высокопрочным конструкционным сталям мартенситного и мартенситно-стареющего- классов. На основе изучения природы воздействия5 высокоэнергетических пучков ионных комплексов боридов металлов при температурах до 423К экспериментально установлен эффект ионно-пучкового наноструктурирования поверхностного слоя, приводящий в отличие от традиционных способов упрочнения1 к одновременному повышению как прочностных, так и пластических свойств этих материалов. В.рамках методологии физической мезомеханики показано, что в результате его действия создается поверхностный демпфирующий-слой со значительными сжимающими остаточными напряжениями внутри' и «шахматным» распределением сжимающих и растягивающих напряжений на интерфейсе. Такой слой, с одной стороны, обладая низкой сдвиговой устойчивостью и большим количеством мелких пространственно« распределенных концентраторов напряжений на интерфейсе, облегчает образование дислокаций, повышая пластичность материала. С другой стороны, в силу отсутствия крупных концентраторов напряжений и образования наноструктуры и высоких сжимающих напряжений внутри слоя затрудняет зарождение и распространение микротрещин у внешней и внутренних поверхностей раздела, что задерживает деградацию и предотвращает преждевременный износ и разрушение материала.

На примере систем №-А1, Бе-Сг-М, ЭьАШ, ТьАШ, И-С-И, ТьСи-И, Ть г

А1-81-]М, Бе-Сг-М-Ы, Zv-Y-0 развиты методы ионно-магнетронного формирования наноструктуры в покрытиях путем смешивания атомарных потоков* разных металлов и установлены основные закономерности и механизмы ее влияния-на трибомеханические свойства покрытий. Проведено-систематическое изучение процесса наноструктурирования покрытий в условиях воздействия- ионных потоков разного типа и состава. Обнаружено и всесторонне исследовано влияние ионного наноструктурирования поверхности подложек на структуру и свойства формируемых на ней многофазных покрытий.

Разработаны и исследованы комбинированные методы формирования слоистых нанокомпозитных покрытий с помощью магнетронного распыления композиционных мишеней и обработки конденсатов потоком металлических ионов в едином вакуумном цикле. Установлены общие закономерности и» отличительные особенности, основные механизмы формирования структурно-фазовых состояний в покрытиях этого класса, их взаимосвязь с трибомеханическими свойствами и термической стабильностью.

С позиций физической мезомеханики сформулированы основные принципы конструирования многослойных теплозащитных покрытий с высокой термоциклической стойкостью. Впервые показано с помощью методов математического моделирования и физического материаловедения, что эффективным путем повышения термоциклической стойкости покрытий при оптимальном составе материала слоев является многоуровневое наноструктурирование системы «подложка-покрытие». На основе предложенных принципов выявлены и экспериментально обоснованы закономерности формирования многослойных нанокомпозитных теплозащитных покрытий на медных подложках, кратно превосходящих по термоциклической стойкости известные промышленные образцы таких покрытий.

Научная и практическая ценность

Научная-ценность работы определяется полученными новыми знаниями о процессах ионно-пучкового наноструктурирования поверхностных слоев высокопрочных материалов и ионно-магнетронного формирования наноструктурных покрытий, которые могут быть положены в основу дальнейшего развития науки о поверхностных слоях и тонких пленках в физике конденсированного состояния1 и физическом материаловедении. Разработанные ионно-пучково-плазменные методы наноструктурирования поверхностных слоев материалов и формирования наноструктурных покрытий используются при выполнении фундаментальных исследований по программам СО РАН 111.20.1 «Физическая мезомеханика, физика прочности и неравновесная термодинамика твердых тел как многоуровневых систем и проблемы создания на их основе новых материалов, включая наноструктурные» и Ш.20.2 «Научные основы создания материалов и покрытий, с неравновесными структурно-фазовыми состояниями на основе многоуровневого подхода», по интеграционным междисциплинарным программам Президиума РАН «Теплофизика и механика экстремальных энергетических воздействий и физика сильно сжатого вещества» и «Разработка методов получения химических веществ и создание новых материалов», а также другим программам, выполняемым в в ИФПМ и других институтах СО РАН, Национальных исследовательских Томском политехническом и Томском государственном университетах, Исследовательском Центре им. М.В.Келдыша и др.

Практическая ценность заключается в возможности использования полученных результатов для разработки нового поколения технологий поверхностной обработки и нанесения покрытий с целью создания нового класса высокопрочных материалов с высоким уровнем усталостной долговечности, износостойкости и термоциклической стойкости для применения в авиационнокосмической отрасли, ядерной> и теплоэнергетике, транспортном и< нефтехимическом» машиностроении, инструментальной промышленности!' медицине, а также для' разработки и введения' новых разделов в научно-образовательные, курсы по физике конденсированного состояния и физическому материаловедению в высших учебных заведениях. В качестве конкретных примеров могут служить, проекты, выполненные или выполняемые с использованием полученных в данной работе результатов:

- госконтракт №16.513.11.30304 от 12.04.2011 г. «Разработка* ионно

I ' магнетронного метода1 создания многослойных композиционных покрытий на экспериментальных образцах деталей авиационно-космической'техники»,

- госконтракт № 02.513.11.3432 от 25.11.2008 г. «Создание многослойных и градиентных термически стабильных покрытий в. едином технологическом цикле»,

- госконтракт № 02.513.12.0019 от 25.08.2008^ г. «Разработка принципов создания наноструктурных многоуровневых термоциклически стойких покрытий для. перспективных изделий, ракетно-космической техники нового поколения»,

- договор №008/10/008-3331 от 03.02.2010 г. «Разработка опытной технологии* нанесения' специальных покрытий' на стекло, фонаря» (заказчик ОАО «НАПО-им. В.П.Чкалова»),

- договор №004/10 от 14.01.2010 г. «Разработка технологии нанесения ионно-плазменных покрытий на медицинский инструмент» (заказчик ООО НИМ «Сибмединструмент»),

- договор №73/08 от 02.08.2009 г. «Упрочнение поверхностных слоев элементов конструкций, выполненных из конструкционных сталей и титанового сплава для увеличения усталостных характеристик» (заказчик ОАО «ОКБ Сухой»)

- договор №035/09 от 12.09.2009 г. «Разработка и поставка технологии и> установки ионно-плазменного нанесения покрытий на основе нитрида титана» (заказчик ООО «Медсервис»),.

- проект РФФИ, №09-01-12026-офим «Научные основы создания наноструктурных композиционных теплозащитных покрытий- на металлической и керамической основе для работы в условиях, высокоэнергетических воздействий»,

- проект РФФИ №08-08-13679-офиц «Разработка принципов конструирования многослойных наноструктурных защитных покрытий с высокой адгезией и термоциклической стойкостью для сопел ЖРД и создание лабораторного образца оборудования -для нанесения таких покрытий»,

- договор №03/08 от 16.02.2008 г. «Разработка технологии ионно-плазменного нанесения износостойких покрытий на» рабочую поверхность деталей компрессоров II каскада производства полиэтилена высокого-давления» (заказчик ООО «Томскнефтехим»),

- договор №105/05 от 30.12.2005 г. «Разработка и поставка'технологии и установки ионно-плазменного нанесения- покрытий» (заказчик Фонд "Международный Центр Развития - Железногорск") и другие договоры, и контракты.

Основные положения, выносимые на,защиту:

1«. Метод ионно-пучкового наноструктурирования поверхностных слоев высокопрочных сталей; улучшающий комплекс их трибомеханических свойств, и закономерности изменения структурно-фазового состояния во взаимосвязи с трибомеханическими свойствами мартенситных и мартенситно-стареющих сталей при использовании ионных пучков боридов металлов с высокой энергией.

2. Совокупность экспериментальных данных о структурно-фазовом состоянии и трибомеханических свойствах однослойных нанокомпозитных покрытий на основе нитридов переходных металлов, формируемых путем смешивания атомарных потоков разных металлов и ионной бомбардировки.

3. Закономерности ионно-магнетронного послойного' формирования? наноструктур-и их влияния на трибомеханические свойства в нанослоистых покрытиях наоснове'П-ЗьАМФ.

4. Метод ионного наноструктурирования поверхностного слоя медной? подложкш и комплекс экспериментальных результатов о влиянии режимов ионно-магнетронного осаждения нанокомпозитных теплозащитных покрытий« на основе Ег-У-О и» 81-А1-К на их структурно-фазовый^ состав и термоциклическую стойкость.

5. Основные принципы- конструирования' многослойных теплозащитных покрытий с высокой термоциклической стойкостью на медных подложках.

Личнышвклад* автора Диссертационная работа — результат обобщения* многолетних исследований, часть из* которых выполнена лично автором, а часть, в соавторстве с сотрудниками лаборатории материаловедения покрытий и нанотехнологий, лаборатории физической мезомеханикии неразрушающих методов контроля,, лаборатории физики поверхностных явлений Учреждения РАН' Института физики прочности и материаловедения СО РАН. Личный вклад автора состоит в постановке общих и конкретных задач исследований;, выборе методов их решения, в анализе и обобщении результатов исследований, формулировке выводов и защищаемых положений. В* работах, опубликованных в соавторстве с коллегами, фамилии которых указаны в списке публикаций, автору принадлежат результаты, сформулированные в защищаемых положениях и выводах диссертации.

Апробация работы

Результаты работы докладывались и обсуждались более чем на 50 научно-технических конференциях, в т.ч.: Научной сессии Президиума СО РАН по науке и нанотехнологиям, Новосибирск, 2007, Международных конференциях по физической . мезомеханикё, компьютерному конструированию и разработке новых материалов (Россия, Томск, 1999, 2006, 2008, 2009), Международных конференциях по модификации материалов? пучками частиц, и плазменными потоками! (Россия; Томск, 1996, 2002, 2004; 2008, 2010), Международных конференциях «Пленки и покрытия» (Россия, С-Петербург, 1998; 2001), . Российско-Китайских симпозиумах по новым материалам и технологиям (Россия, Байкальск, 1999, КНР, Пекин, 2001), 6-й Международной конференции: «Актуальные проблемы материаловедения» (Россия; Новокузнецк, 1999), 13-м Международном; симпозиуме по воздействию плазмы, на материалы (КНР, Далянь,. 2000), Научно-практической конференции материаловедческих обществ. России «Новые конструкционные материалы» (Москва, 2000), Международных симпозиумах «Фазовые превращения' в твердых растворах и сплавах» (Россия; Сочи, 2002, 2003, 2004, 2005), Международшлх конференциях «Оборудование и технологии термической обработки металлов и сплавов» (Украина; Харьков; 2002, 2003); Международных конференциях «Физика прочности и пластичности материалов» (Россия, Тольятти; 2003; Самара; 2009), Научной конференции «Материалы ядерной' техники; Радиационная* повреждаемость и свойства - теория, моделирование, эксперимент» (Россия, Агой, 2003); 3-й Конференции «Материалы Сибири», «Наука, и технология наноструктурированных материалов» (Россия; Новосибирск,! 2003); 6-ой Международной конференции «Вакуумные технологии и оборудование» (Украина, Харьков, 2003), 8-м Корейско-Российском симпозиуме по науке и технологиям (Россия, Томск, 2004), Международных конференциях «Актуальные проблемы прочности» (Россия, Вологда; 2005, Белгород, 2006),

14-й Международной конференции по прочности материалов (КНР, Сиань, 2006), Всероссийских конференциях по наноматериалам (Новосибирск, 2007, Екатеринбург, 2009), Международном конгрессе по разрушению (Россия, Москва, 2007), Международных симпозиумах «Упорядочение в минералах и сплавах» (Россия, Ростов-на-Дону - Лоо, 2007, 2009), Международных конференциях «Деформация и разрушение материалов1 и наноматериалов» (Россия, Москва, 2007, 2009), Российской научно-технической конференции «Разрушение, контроль и диагностика материалов и конструкций» (Екатеринбург, 2007), 1-й Всероссийской конференция- «Многомасштабное моделирование процессов и структур в нанотехнологиях» (Москва, 2008), 5-м Международном симпозиуме «Прикладная синергетика в нанотехнологиях» (Россия, Москва, 2008), 17-й Европейской конференции по разрушению (Чешская республика, Брно, 2008), 3-м Международном форуме по стратегическим- технологиям (Россия, Новосибирск, 2008), 5-й Международной конференции «Материалы и покрытия* в экстремальных условиях» (Украина, Большая Ялта, Жуковка, 2008), Международной конференции «Фундаментальные и прикладные аспекты воздействия внешних полей на материалы» (Россия, Новокузнецк, 2010), 2-м Международном симпозиуме «Физика низкоразмерных систем и поверхностей» (Россия, Ростов-на-Дону - Лоо, 2010), 12-й Международной конференции «Multiscaling of- synthetic and natural systems with self-adaptive capability» (Тайвань, Тайбэй, 2010), 2-й Международной конференция «Наноструктурные материалы» (Украина, Киев, 2010), 6-й Международной конференция «Фазовые превращения и прочность кристаллов» (Россия, Черноголовка, 2010).

Публикации1

По теме диссертации опубликовано 107 печатных работ, из них 3 - в монографиях, 42 - в ведущих рецензируемых научных журналах, рекомендованных ВАК, 5 — патенты РФ и 57 — в тематических сборниках статей. Перечень основных публикаций приведен в конце автореферата.

Объём и структура работы

Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, приложения на 26 стр.,. списка использованной литературы из 325 наименований, всего 539 стр., включая 168 рисунков и 52 таблицы.

Основные выводы по диссертации следующие:-1., На;основе изучения природы воздействия;ионных пучковгна механические: свойства высокопрочных конструкционных сталей мартенситного и мартенситно-стареющего классов при; температурах. ниже 423К экспериментально установлен; эффект ионно-пучкового наноструктурирования поверхностного слоя;, приводящий в отличие от традиционных; способов, упрочнения к одновременному повышению, с одной стороны, мйкротвердости, прочности, износостойкости, с другой — пластичности и усталостной долговечности. Наибольшей/ величины он достигает при- обработке поверхности; высокоэнергетическими пучками ионных комплексов боридов на основе, легких металлов с большим атомным радиусом, чем у железа, которые в силу малой массы слабо распыляют поверхностный слой, но внедряются на большую^ глубину, осуществляяпри этом сильные, искажения кристаллической.- решетки материала и создавая высокий градиент напряжений. Эффект связан с измельчением зерен мартенсита до наноразмерного уровня за счет радиационно-стимулированной рекристаллизации поверхностного слоя стали. Одновременно в поверхностном слое происходит увеличение плотности дислокаций, растворение частиц исходных вторичных фаз и образование тонкодисперстных частиц новых фаз, которые стабилизируют сильнодефектную наноструктуру. Величина эффекта и* оптимальная доза? облучения, при которой он достигает максимума, определяются составом ионного пучка и видом обрабатываемого материала.

2. Одновременное повышение износостойкости и снижение коэффициента трения поверхностного слоя подшипниковой стали ШХ-15 мартенситного класса можно получить путем имплантации атомами отдачи,1 при бомбардировке высокоэнергетическими пучками ионов молибдена предварительно нанесенной тонкой пленки Мо8х. Величина изменения свойств.увеличивается с дозой облучения и зависит от толщины пленки и условий испытания образцов; на трение и износ. Повышение износостойкости связано с наноструктурированием ионами' молибдена поверхностного слоя стали, а уменьшение коэффициента трениям — с наноструктурированием пленки. Мо8х.

3. На примере систем №-А1, Ре-Сг-№, ТьАШ, ТьС-ТЧ, ТьСи-Ы, ТьА^Ш, Бе-Сг-М-К установлено, что наиболее высокий комплекс трибомеханических свойств покрытий можно получить, если их сформировать в наноструктурном состоянии. В> составе покрытия должно быть не менее двух фаз: основная, обеспечивающая- эксплуатационные характеристики покрытия и дополнительная, выделяющаяся по границам ее- зерен и ограничивающая их. рост. Оптимальное их соотношение достигается путем регулирования- режимов магнетронного осаждения с использованием многокомпонентных мишеней и газовых смесей, или с применением комбинированных схем напыления-бомбардировки, с помощью нескольких магнетронов и ионных источников.

4. Непрерывное увеличение содержания одного из компонентов в исследованных двух- и трехфазных покрытиях приводит, как правило, к измельчению зеренной структуры до наноразмерного уровня только в определенном концентрационном интервале и, соответственно, к значительному улучшению только в этой области трибомеханических свойств покрытий.

5. Сопровождение процесса осаждения покрытий бомбардировкой, ионами рабочего > газа, инициируемой с помощью приложения к подложке отрицательного потенциала смещения, приводит к уменьшению среднего размера зерен основной фазы и уровня внутренних упругих напряжений, изменению, текстуры, химического и фазового состава, и, вследствие этого, к* существенному изменению твердости, износостойкости и коэффициента трения покрытий. При магнетронном напылении покрытий с промежуточной обработкой слоев ионным пучком от независимого ионного источника позволяет получать твердые и износостойкие нанокристаллические покрытия1 при комнатной температуре путем динамического ионного перемешивания осаждаемых атомов* При этом происходит понижение в покрытиях объемной доли основной' фазы и повышение дополнительной, уменьшается размер зерен и параметр дальнего атомного порядка, изменяется уровень внутренних напряжений и текстура покрытий. Рост дозы облучения усиливает эти эффекты.

6. Разработан и детально исследован ионно-магнетронный метод осаждения нанослоистых композиционных покрытий с чередующимися слоями и прослойками из разных материалов. С помощью проведения непрерывной бомбардировки газовыми ионами в процессе осаждения»такого покрытия можно изменять как толщину этих слоев, так и их структурно-фазовое состояние. Однако более высокий эффект изменения структуры и свойств покрытий достигается при проведении избирательной ионной бомбардировки осаждаемых слоев. В этом случае величина эффекта зависит от вида слоев, которые подвергаются бомбардировке ионами металлов.

7. По сравнению с однослойными нанокомпозитными покрытиями на той же элементной основе нанослоистые покрытия имеют невысокую величину микротвердости, но кратно большую износостойкость и низкий» коэффициент трения. При этом микротвердость не зависит от. толщины чередующихся слоев; тогда как износостойкость и коэффициент трения определяются ею. Ионная бомбардировка повышает и микротвердость и* износостойкость покрытий, тогда как отжиг — только микротвердость, износостойкость падает, причем тем больше, чем выше температура отжига. Наблюдаемое изменение трибомеханических свойств связано с изменением структурных характеристик и количественного соотношения фаз в процессе формирования4 покрытия. Введение бронзовых прослоек между разнородными1 слоями повышает антифрикционные свойства нанослоистых покрытий. Величина этого эффекта экстремальным образом зависит от толщины прослоек и усиливается при отжиге покрытий. Его возникновение обусловлено низкой' сдвиговой устойчивостью материала прослоек.

8. Одним из основных путей повышения термоциклической стойкости системы «теплозащитное покрытие - подложка» является1 управление состоянием интерфейса с помощью обработки поверхностного слоя подложки сильноточным потоком тяжелых ионов перед нанесением покрытия. Происходящий при, этом процесс наноструктурирования поверхностного слоя подложки приводит к изменению его морфологии, структурно-фазового состояния и комплекса физико-механических свойств. В результате адгезия осаждаемых теплозащитных покрытий повышается в 2-5 раз, а их термоциклическая стойкость — в 1,5-2 раза.

9. Формируемые методом импульсного ионно-магнетронного распыления композиционных мишеней и катодов слои Тх-Ч-О и 8ьА1-М теплозащитного покрытия имеют глобулярную мезоструктуру, состоящую из нанозеренных конгломератов. Они обладают трехфазной структурой, которая обеспечивает высокий уровень трещиностойкости и термомеханических свойств в покрытиях за счет механизмов зернограничного, дисперсионного и трансформационного упрочнения. Установлена взаимосвязь термомеханических свойств покрытий и их термической, стабильности со структурно-фазовым и химическим составом: Сопровождение процесса-напыления покрытий бомбардировкой-ионами позволяет уменьшить, с одной стороны, средний размер зерен в покрытии, с другой, регулировать объемные доли дополнительных фаз.

10. Сформулированы основные принципы конструирования^ многослойных теплозащитных' покрытий с высокой* термоциклической стойкостью на> медных подложках. На» основе предложенных принципов разработаны оптимальные режимы нанесения и составы трехслойных теплозащитных покрытий. Лабораторные испытания полученных по этим режимам покрытий, показали" увеличение термоциклической стойкости до 90-95 циклов, что превышает лучшие результаты, получаемые на однослойных покрытиях в-2-6 раз. Проведение огневых испытаний таких покрытий'во ФРУП «Исследовательский центр им. М.В. Келдыша» на плазмотроне мегаваттного класса экспериментально подтвердила их работоспособность как в стационарном режиме воздействия потока плазмы, мощностью 26 МВт/м? и температурой 4000К, так и в режиме термоциклирования.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей диссертационной работе представлена разработка научных основ ионноплазменного формирования наноструктурных поверхностных слоев и многокомпонентных и многослойных покрытий на высокопрочных сталях и сплавах. Полученные результаты использованы для создания новых технологий и оборудования? ионно-плазменного поверхностного наноструктурирования ; конструкционных сталей и нанесения покрытий; которые внедрены на 10-ти предприятиях в Российской' Федерации и Китае. В настоящее время; Иститутом физики прочности и материаловедения? СО РА1Г ведется совместная деятельность с ОАО «ОКБ Сухой» и НАПО им. В.П. Чкалова; Исследовательским?Центром им. М.В; Келдыша и ГКНПЦ им. М.В. Хруничева по разработке и внедрению технологий ионно-пучковой обработки материалов и нанесению теплозащитных покрытий с применением; результатовщиссертации в авиационно-космическом комплексе России:

1. Плешивцев, Н.В. Катодное распыление Текст. / Н.В. Плешивцев ; М. : Атомиздат, 1968. - 343 с. : ил. - Предм. указ.: - с. 335-339.

2. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой Текст. : / Перевод с англ. под. ред. Р. Бериша ; М. : Мир, 1984. - 336 с. : ил.

3. Gronlund, F. Sputtering of Silver by light ions with energies from 2 to 12 kev Текст. / F. Gronlund F., W.J. Moore // Journal" of ChemicaL Physics. -1960.-V.32.-P: 1540-1546.

4. Гусев, B.M. Исследование взаимодействия быстрых ионов дейтерия* с металлами Текст. / М.И. Гусев, В.П. Власенко, Н.П. Елистратов // Известия АН СССР. Серия физическая. 1960. - Т.24. - № 4. - С. 689 -694.

5. Yonts, О.С. High-energy sputtering Текст. / O.G. Yonts, С.Е. Normand, D.E. Harrison^ // Journal of Applied Physics. I960: - V. 31. - P. 447 - 453.

6. Тщенко, В.Д. Роспорошування меташв швидкими юнами дейтер1ю Текст. / В.Д. Тщенко // Украинский физический журнал. 1961. - Т.6. -№3.-С. 417-422.

7. Гусева, М.И. Распыление нержавеющей стали и тантала ионами дейтерия и криптона с энергией 5-30 кэв Текст. / М.И. Гусева // Радиотехника и электротехника. 1962. - Т.7. - № 10. - С. 1680 -1686.

8. Almen, О. Sputtering' experiments in the high energy region Текст. / O.Almen, G. Bruce // Nuclear Instruments and Methods. 1961. - V. 11 —N.2. -P. 279-285.

9. Almen, O. Collection and sputtering experiments with noble gas ions Текст. / О. Almen, G. Bruce // Nuclear Instruments and Methods. — 1961. V. 11. -N. 2.-P. 257-263.

10. Голянов, B.M. Исследование объектов, изменяющихся в процессе препарирования и наблюдения в электронном микроскопе Текст. //

11. Гусева, М.И. Ионная имплантация в металлы Текст.' / М.И: Гусева // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982. - № 4. - С. 27 -50:

12. Dearnaley, G. Ion Implantation .Текст. / G. Dearnaley, J. Hi Freeman, R.S. Nelson ; Amsterdam : North-Holland, 1983. - 381 с. гил. - Библиогр. : с. 373-381.

13. Риссел, X. Ионная имплантация Текст. / X. Риссел, И. Рунге ; пер. с нем. под ред. М.И. Гусевой ; -М. : Наука, 1983. 360 с. : ил. - Библиогр.: с. 345-360.

14. Ионная имплантация Текст. / Под ред. Дж.К. Хирвонена*; М. : Металлургия, 1985. - 392 с. : ил. - Библиография в1 конце статей - 391с.

15. Диденко, А.Н1 Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов Текст.'/ А.Н. Диденко, А.Е. Лигачев, И.Б. Куракин; -М. : Энергоатомиздат, 1987. 184 с. - Библиогр.: с. 180-184.

16. Модификация! твердых тел с применением лазерных, ионных' и электронных пучков Текст. / Под ред. Дж.М. Поута, Ж.Фоти, Д.С.Якобсона ; М. : Машиностроение, 1987. - 424 с. Библиогр.: в конце глав.

17. Быковский; Ю'.А. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов Текст. / Ю.А. Быковский, В.Н. Неволин, В.Ю. Фоминский ; -Москва : Энергоатомиздат, 1991 — . 235,[2] с. : ил. ; 20 см. — Библиогр.: с. 232-236 (137 назв.).

18. Диденко, А.Н. Эффекты дальнодействия в ионно-имплантированных металлических материалах Текст. / А.Н. Диденко, Ю.П. Шаркеев, Э.В. Козлов, А.И. Рябчиков А.И. ; -Томск : Изд-во HTJI, 2004. 326 с. : ил. -Список литературы: с. 290 -323.

19. Yamamura, Y. Ions expansion of ranges and damping distributions / Y.Yamamura, Y. Kitazoe // Radiation Effects and Defects in Solids: Incorporating Plasma Science and Plasma Technology. 1978. - V. 39. — P. 251-259.

20. Таблицы параметров^ пространственного распределения ионно-имплантированных примесей Текст. ; Ред. А.Ф.Буренков, Ф.Ф. Комаров, М.А. Кумахов, М.М1 Темкин : Минск : Изд-во Белорусского ГУ, 1980.- 352 с. Библиогр.: с. 345 -348

21. Pramanik, D. Atomic resolution? observations of nonlinear depleted zones in tungsten irradiated with metallic diatomic molecular ions Текст. / D. Pramanik, D.N. Seidman // Journal of Applied Physics. — 1983. V. 54. -Ni 11.-P. 6352-6367.

22. Кирсанов, B.B. Процессы радиационного дефектообразования в металлах Текст. / В.В. Кирсанов, A.JI. Суворов, Ю.В. Трушин ; М' : Энергоатомиздат, 1985. — 272 е.: - Библиогр.: с. 269 . - 272.

23. Комаров, Ф.Ф. Возможность флуктуационного образования аморфной фазы в процессе ионного,легирования металлов Текст. / Ф.Ф. Комаров, Н.В. Морошкин // Журнал технической физики. 1984. - Т.54.- № 9. С. 1836- 1837.

24. Евстюхин, А.И. Рентгеновское изучение структурных изменений в объеме деформированных металлов под воздействием ионного облучения Текст. / А.И. Евстюхин, Ю.А. Перлович, А.А. Писарев // Металлы — 1983,-№4.-С. 139-144.

25. Писарев, А.А. Воздействие облучения ионами дейтерия на структуру поликристаллического ниобия Текст. / А.А. Писарев, Ю.А. Перлович,

26. А.И. Евстюхин, В.Г. Тельновский // Атомная энергия. 1983. - Т. 54. - № 2. — С. 116-118.

27. Тюменцев, А.Н. Закономерности структурно-фазовых превращений в металлических сплавах при высокодозной ионной имплантации Текст. / А.Н. Тюменцев, А.Д. Коротаев, С.П. Бугаев // Известия вузов. Физика. -1994.-№5.-С. 8-22.

28. Liu, J.C. Ion irradiation induced grain growth in Ni polycrystalline'thin- films Текст.// J.C. Liu, J.W. Mayer // Nuclear Instruments and Methods in Physics. Res. B. 1987. - V. 19/20. - Part 2. - P. 538 - 542.

29. Johnson, E. Mossmauer and ТЕМ study of martensitic transformations in ion implanted 17/7 stainless steel Текст. / E. Johnson, A. Johansen, L. Sarbolt-Kristensen // Nuclear Instruments and1 Methods Physics. Res. B. 1987-V. 19/20. — Part 1. — P. 171-176.

30. Follstaedt, D.M. Metastable phase formation in ion-implanted metals» Текст. / D.M. Follstaedt // Nuclear. Instruments and Methods Physics. Res. B. 1985. -V. 7/8.-Parti.-PI 11-19.

31. Wang, P. Implantation- of Ni thin films and single crystals with Ag ions Текст. / P. Wang, D.A. Thompson, W.W Swetzer // Nuclear Instruments and Methods Physics. Res. B^ 1985. - V. 7/8'. - Part 1. - P. 97 - 102.

32. Али-Заде, И.И. Мессбауровское исследование сплавов Cu-Fe, полученных сильноточной имплантацией, ионов железа Текст. / И.И. Али-Заде, К.Г. Биннатов, П.Л. Грузин // Известия АН СССР. Серия физическая. 1986. — Т. 50. - № 12. - С. 2304- 2309.

33. Follstaedt; D.M. Microstructure and mechanical properties of Fe alloys ion implanted with Ti and N Текст. / D.M. Follstaedt; J.A. Knapp, L.E. Pope // Nuclear Instruments and Methods Physics. Res. B. — 1985. V. 12. - N. 3. -P. 359-368.

34. Guseva, M.I. Phase transitions in the surface layers of materials under ion implantation Текст. / M.I. Guseva, G.U. Gordeeva // Physica Status Solidi. A. 1986. - V. 95. - P. 385 - 390.

35. Ali, A. A microstructural study of some amorhhous transitions metal-metalloid surface alloys formed by ion implantation Текст. / A. Ali, W.A. Grant, P.J. Grttndy// Philosophical Magazine. 1978. - V. 37. - N. 3. -P. 353 - 376.

36. Linkev, G". The occurrence of strain* in amorphization studies by ion implantation: Boron into niobium and molybdenum* films Текст. / G. Linkev // Nuclear Instruments and Methods Physics. Res. B. 1987. - V. 19/20.- Part 2. -P: 526-532.

37. Drigo, A.V. Mechanism of ion induced amorphization Текст. / A.V. Drigo, M. Berti, A. Benyagoub A. et al // Nuclear Instruments and Methods Physics. Res. B. 1987. - V. 19/20. - Part 2. - P. 533 - 537.

38. Thomo, L. Amorphous phase formation in ion irradiated Ni3B Текст. / L.Thomo, J.C. Pivin-// Nuclear Instruments and Methods Physics. Res .В.—1987. V. 19/20. - Part 2. - P. 563 - 565.

39. Liu, B.X. Different behaviors of amorphization induced by ion mixing Текст. / B.X. Liu, E. Ma et al // Nuclear Instruments and Methods Physics. Res. B. -1987. V. 19/20. - Part 2. - P. 682 - 690.

40. Раджабов, Т.Д. Изменение поверхностной микротвердости и износостойкости сплава титана в результате ионного азотирования-Текст. / Т.Д! Раджабов, А.С. Багдасарян7/ Поверхность. -1986. № 11.— С.104- 111.

41. Владимиров, Б.Г. Повышение циклической' прочности, металлов и сплавов методом ионной имплантации Текст. / Б.Г. Владимиров, М'.И: Гусева, С.М. Иванов // Поверхность. 1982. - № 7. - С. 139 - 147.

42. Kumar, Jata Ion implantation effect on fatique crack initiation in Ti-24V Текст. / Jata Kumar, E.A. Starke, K.O. Legg // Scripta Metallurgica. 1984. -V. 17. —N. 4. — P. 479-483.

43. Hohmuth, К. Synthesis of compounds by high-fluence nitrogen ion implantation in titanium Текст. / К. Hohmuth, E. Richter, B. Rauschenbach //Materials Science Engineering.- 1985.- V. 69.-N. 1.-P.191-201.

44. Grummon, D.S. Ion implantation and fatigue crack initiation: interaction of persistent slip bands with modified surface layers Текст. / D.S. Grummon, D.J. Morrison, J.W. Jones // Materials Science Engineering. A. 1989. — V.115.-P. 331 -336.

45. Cui, Fu-Zhai; Modification of tribological characteristics of metals after nitrogen implantation Текст. / Cui> Fu-Zhai, Li Heng-De, Zhang Xiao-Zhong // Nuclear Instruments and Methods in-Physics Research. -1983: -V.209/210. -Part 2.-P. 881-887.

46. Васильева, E.B. Повышение износостойкости« стали ШХ15 ионной имплантацией Текст. / Е.В. Васильева; С.М. Савичева, И®. Крюкова // Металловедение и термическая обработка металлов. —1987. №1. — С. 59 -62.

47. Weigi, Y.E. A microstructure investigation-of 52100 steel by N+ implantation and recoil implantation Текст. / Y.E. Weigi, L.Y. Guangyuan, S.V. Yawen //

48. Nuclear Instruments and Methods. B. -1989. V.39. - P.563 -566.

49. Диденко, A.H. Дислокационные структуры приповерхностных слоев чистых металлов после ионной имплантации Текст. / А.Н. Диденко^ Э.В*. Козлов, Ю.П. Шаркеев // Поверхность. Физика, химия, механика. — 1989. -№ 3. С. 120-131.

50. Dearnaley, G. Ion implantation and ion beam mixing in thin films Текст. / G. Dearnaley // Vacuum. 1985. -V. 35. -N. 9. -P.509 -516.

51. Dearnaley, G. Adhesive, abrasive and oxidative wear in ion implanted metals Текст. / G. Dearnaley // Materials Science and Engineering. -1985. -V. 69. -N. 1. — P.139-147.

52. Singer, I.L. Effects of implantation energy and carbon concentration on the friction and wear of titanium-implanted, steel Текст. / I. L. Singer, R.A. Jeffries // The Journal Vacuum Science and Technology. A. -1983. V. 1. — N.2: -P. 317-321.

53. Sioshansi, P.' Improvements in Sliding Wear for Bearing-grade Steel lmplanted with'Titanium»and Carbon Текст. / P. Sioshansi, J.J. Au // Materials Science and Engineering. 1985. - V.69. - P. 161-166.

54. Singer, I.L. Abrasive wear resistance of titanium and nitrogen-implanted 52100 steel surfaces Текст.'/ I.L. Singer // Thin Solid Films. -1980! - V.73. -N.2. — P.283 —289.

55. Follstaedt, D.M. The microstructure of type 304 stainless steel implanted,with titanium-and carbon and its relation to friction' and» wear tests Текст. / D.M. Follstaedt, L. E. Pope, J:A. Knapp //Thin Solid Films. 1983.-V. 107. -N.3. - P.259 —267.

56. Singer, I. L. Composition andi sliding contact behavior of oxidized1 titanium-implanted 52100 steel Текст. / I. L. Singer, R.A. Jeffries // Material Science and Engineering. A. 1989. - V.l 15. - P.279 - 284.

57. Follstaedt, D.M. Implantation of Ti +C for reduced friction and wear of steels Текст. / D.M. Follstaedt, J. A. Knappt, L. E. Pope, S.T. Pictaux // Nuclear Instruments and Methods in Physics. B. 1985. - V.12. - P.368 -372.

58. Kobs, K. Friction reduction and, zero wear for 52100 bearing steel by highdose implantation« of carbon Текст. / К. Kobs, C.J.M. Denissen, E. Gerritsen //Applied Physics Letters.-1990.-V. 57.-N. 16.-P. 1622 1624".

59. Fukui, Y. Process of structure change in iron during titanium implantation Текст. / Y. Fukui; Y. Hirose, M. Iwaki // Thin Solid Films. 1989. - V. 176. -N. 1.-P.165 -172.

60. Lu, Haolin Effect of N, B, Cr and Mo ion implantation on corrosion and microhardness of pure iron Текст. / Haolin Lu, Huiqin Su, Qifa Yang // Journal of Nuclear Technology. 1988. - V. 11. - N. 3. - P. 15 - 21.

61. Назаренко, П.В. ©'влиянии ионной имплантации на процессы,внешнего трения в коррозионно-активных средах Текст. / П.В. Назаренко, А'.Н. Макаркин, B.C. Ковальский // Проблемы тренияи изнашивания. Киев: Техника, 1983. - № 23. - С. 33 -36.

62. Madakson, Р.В. Friction, wear and the hardness of boron implanted Л 8 W-4Cr - IV steel' Текст. / P. B. Madakson* // Materials Science and( Engineering. - 1985. - V. 69. -N. 1. - P. 167-172.

63. Машков, Ю.К. Влияние ионной имплантации на триботехнические характеристики металлополимерных пар трения Текст. / Ю.К. Машков, Б.Т. Грязнов, Л.Ф. Калистратова // Трение и износ. 1986. — Т.7. — № 6. — С.1079 —1085.

64. Байбарацкая, М.Ю. Исследование модифицированных структур стальных деталей металлополимерных трибосистем Текст. / М.Ю. Байбарацкая, А.И. Блесман, Н.П. Калистратова, З.Н: Овчар // Трение и износ. 1998. -Т.19. -№ 4. - С.510 —516.

65. Braun, М. Friction reduction by ion-beam-induced vacuum carburization of steel materials Текст. / M. Braun // Nuclear Instruments and Methods in Physics. B. -1989. V. 39. -N. 1/4. - P: 544 -547.

66. Белый, A.B: Ионно-лучевое легирование и фрикционные свойства металлов и сплавов Текст. / А.В. Белый, С.К. Ших // Трение и износ. -1987. Т.8. - № 2. - С.ЗЗО -343.

67. Титов, В.В. Роль механических напряжений при легировании материалов с помощью ионных пучков Текст. / В.В. Титов ; М. : Препринт ИЛЭ им. И.В .Курчатова, 1983. - 48 с.

68. Белый, А.В. Применение ионного легирования для повышения эксплуатационных характеристик деталей машин и оборудования Текст. / А.В. Белый, Л.В. Симонов ; -Минск: БЕЛНИИТИ; 1985. 44 с.

69. Baumvol, I J;R. Stability of zirconium silicate films on Si under vacuum and O2 annealing' Текст. / I.J.R*. Baumvol ; In: Ion! Implantation Equipment and Techniques ; Berlin, 1983. - P. 347.

70. Dearnaley, G. Applications of ion implantation in" metals Текст. / G. Dearnaley//Thin Solid'Films. 1983. - V.107. - N. 3. -P.315 -326.

71. Wasa, R. Handbook of sputter deposition-technology. Principles, technology and1 applications Текст. / R. Wasa, S. Hayakawa ; New Jersey. USA : Noyes Publications, 1991. - 397 p.

72. Данилин; Б.С. Применение низкотемпературной плазмы для нанесения тонких пленок Текст. / Б.С. Данилин ; — М. : Энергоатомиздат, 1989: — 328 с.: ил: — Библиогр.': с. 316 — 324.

73. Handbook of deposition technologies for films and coatings Текст. / EdI R.F. Bunshah, 2-nd ed.; New Jersey. USA. - Noyes Publications, 1994. - 438 p.

74. Handbook of Vacuum Arc Science and Technology. Fundamentals and Applications Текст."/ Edited,by R.L.Boxman, DIM. Sanders, P.J. Martin ; -Noyes Publications, Park Ridge, NY., USA, 1995. 512 p. Библиогр.* : в конце глав.

75. Андреев, А.А. Вакуумно-дуговые устройства и. покрытия Текст. / А.А. Андреев, Л.П. Саблев, В.М. Шулаев ; Харьков: ННЦ ХФТИ; 2005: - 236 с. Библиогр.: с. 230 — 235.

76. Штанский, Д.В. Оптимизация' параметров вакуумного реакционного осаждения сверхтвердых Ti-Si-B-N покрытий Текст. / Д.В. Штанский, Е.А. Левашов, А.Н. Шевейко // Справочник. Инженерный журнал.

77. Электронные, ионные и плазменные технологии. Приложение. 2000. — № 1. -G.17—20.

78. Мовчан, Б.А. Получение покрытий при вакуумной конденсации металлов; и сплавов Текст. / Б.А. Мовчан, А.В. Демчишин //Физика металлов и металловедение. — 1969. Т.28; - С.83 - 90.

79. Bland R.D. Effect of ion bombardment during deposition on thick metal and ceramic deposits Текст. / R^Di Blandt GJ^ Kominiak, D.M. Mattox // The Journal'of Vacuum:Science andfTechnology. 1974L- V; 11К-N:.41--E?.671* -6741. ■ '

80. Jacobson, B.T. Microstructure of PVD-Deposited Films Characterized; by Transmission Electron Microscopy Текст. / B.T. Jacobson ;•: In: "Films and Coatings for Technology"/ Eds. Jacobson B.T.,. Bunshah: R.F. CEI Course, Sweden, 1982.-384 pp.

81. Thornton, J:A. Impurity effect on structure of metal films Текст. / J.A. Thornton // Annual Review Material Science. 1977. - V. 7. - P.239 -246.

82. Musil, J. Hard and superhard nanocomposite coatings Текст. / Jt Musil!// Surface and Coatings Technology. 2000. - V. 125. - - P. 322 - 330.

83. Mayrhofer, P.H. Structure-property relationships in single- and dual-phase nanocrystalline hard coatings Текст. / Pill. Mayrhofer, C. Mitterer, J: Musil: // Surface and Coatings Technology. 2003. - V. 174/175. - N. 1/3. - P; 725 -731.

84. Васильев, М.А. Покрытия из нитрида титана, осажденные методом вакуумного дугового разряда (обзор) Текст. / М.А. Васильев, В.Е. Панарин, А.А. Ткачук // Металлофизика и новейшие технологии. 2000. -Т.22. - № 11.-С.58-71.

85. PalDey, S. Single layer and1 multilayer wear, resistant coatings-of (Ti, A1)N: a review Текст. / S. PalDey, S.C. Deevi // Material Science and Engineering. A. 2003. - V. 342. - N. 1/2.- P.58- 79:

86. Костржицкий, А.И. Многокомпонентные вакуумные покрытия Текст.; / А.И: Костржицкий, О.В. Лебединский ; -М. : Машиностроение, 1987. -208"с.: ил. Библиогр.: с. 205 - 206.

87. Штанский, Д.В. Многокомпонентные* наноструктурные тонкие пленки: проблемы и решения Текст. / Д.В. Штанский, Е.А. Левашов // Известия ВУЗов. Цветная металлургия. 2001. - № 3. - С.52- 62.

88. Musil, J. ZrN/Cu nanocomposite film a novel superhard material Текст. / J; Musil- P. Zeman, H. Hruby, P; Mayrhofer // Surface and-Coatings Technology. - 1999. - V. 120/121. - P. 179 -183.

89. Musil, J: Morphology and' microstructure of hard and superhard. Zr-Cu-N nanocomposite. coatings Текст.; / J. Musil; JuVlcek, P. Zemam // Japan Journal o£Applied®hysics. 2002:- ¥.41; - Part Г. - N 11 A; - Pi 6569 - 6533:

90. Han, J.G. Microstructure and mechanical properties of Ti-Ag-N and Ti-Cr-N superhard.nanostructured coatings Текст. / J.G. Iian, H.S. Myung , I I.M. Lee II Surface and Coatings Technology. 2003. - V. 174/175. - P. 738 -743

91. Patent US 4.554.201. Multilayer coatings of metal-cutting tools Текст. / Andreev A., Gavrilko I. ; заявитель VNI INSTRUMENT INSR (US) ; опубл. 19.11.1985.

92. Physical Review. В. 1970;-V.2: -N; 2.-P: 547-551. ,

93. Veprek, S. The search for novel, superhard materials Текст. / S. Veprek // The Journal of Vacuum Science and Technology. A. 1999. - V. 17 (5). -N.5.-P. 2401-2420.

94. Андриевский, P. А. Формирование структуры и микротвёрдость многослойных дуговых конденсатов на основе нитридов Ti, Zr, Nb и Cr Текст. / Р.А. Андриевский^ И.А. Анисимова, В.П. Анисимов // Физика и химия обработки материалов. — 1992. — № 2. С. 99 - 103.

95. Yao, S.H. On the micro drilling and turning performance of TiN/AIN nano-multilayer films Текст. / S. II. Yao, Y.L. Su // Materials; Science and Engineering. A. 2005. - V. 392. - N. 1/2. - P. 340 - 347.

96. Sundgren, Ji E. Structure: and; properties of TiN coatings Текст. / J.E. Sundgren:// Thin Solid®ilms. 1986, V. 128! -N. 1У2. - P!21 - 44:

97. Colligon, J. Surface modification by ion. beams Текст. / J; Colligon II Vacuum. 1986. - V. 36. -N. 7/9. - P. 413 -418.

98. Дудонис Ю. Модификация свойств твердых тел ионными пучками Текст. /Ю. Дудонис, А. Пранявичус ; Вильнюс: Мокслас, 1980. - 187с.

99. Bradley, R. M. Theory of thin-film orientation by ion bombardment during deposition Текст. / R.M. Bradley, J.M.E. Harper, D.A. Smith // Journal of Applied Physics. 1986. - V. 60. - P. 4160- 4164.

100. Williams, J. S. Materials modification with ion beams Текст. / J.S. Williams // Reports on Progress in Physics. 1986. - V. 49. - N. 5. - P. 491512.

101. Colligon, J.S. Recent developments in hard coatings Текст. / J.S. Colligon, R. Valizadeh, I.F. Brunell // Известия РАН. Серия физическая. — 1998. —V. 62. -N. 4.-P. 843-849.

102. Thornton, J.A. The microstructure of sputter-deposited coatings Текст. / J.A. Thornton // The Journal of Vacuum Science and Technology. A. 1986. — V. 4.-N. 6.-P. 3059-3065.

103. Белый, А. В. Структурные изменения в покрытиях нитрида титана, подвергнутых ионной бомбардировке Текст. / А.В. Белый // Поверхность. Физика. Химия. Механика. 1989. - № 10. - С. 128 -133.

104. Wang, D. Phases and structures of nanocrystalline TiN films Текст. / D. Wang, X. Wang, G. Yang // Journal of Applied Physics. 1995. - V. 77. -N. 7.-P. 2945-2951.

105. Гончаренко, И.М. Влияние величины потенциала смещения на формирование TiN покрытия на стали Текст. / И.М. Гончаренко, С.В. Григорьев, Н.Н. Коваль, Ю.Ф. Иванов // ФХОМ. 2001. - № 5. - С. 53 -57.

106. Грязнов, Б.Т. Методы определения и повышения адгезионной прочности износостойких покрытий Текст. / Б.Т. Грязнов, А.Н. Зинкин, В .П. Стасенко и др. // Трение и износ. 1998. - № 4. - С. 466 - 474.

107. Вуд, Д.Х. Защитные покрытия Текст. : Суперсплавы. II. Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок / Д.Х. Вуд, Э.Х. Голдман ; М. : Металлургия, 1995. - Т. 2. - С. 88 - 116.

108. Подчерняева, И-А. Защитные покрытия на жаропрочных никелевых сплавах Текст. / И.А. Подчерняева, А.Д; Панасюк т др. // Порошковая металлургия. 2000. - № 9/10: - С. 12 -27.

109. Рыбников, А.И. Структурные изменения в двухслойном покрытии Со-Cr-Al-Y/Zr02-8%Y203 на никелевом сплаве ЭИ929' Текст., / А.И. Рыбников, И.С. Малашенко и др. // Проблемы специальной металлургии. 1989: —№ 2. — С. 52-56.

110. Борисов, Ю.С. Современные,достижения в области нанесения^защитных и упрочняющих покрытий Текст. / Ю.С. Борисов // Порошковая металлургия. 19931. - № 7. - С. 5 -14.

111. Thermisches Spritzen. Der geheime Joker in der Oberfluchenbeschichtung Текст. // Galvanotechnik. 1997 - V. 88. -N. 5. - P. 1624 -1625.

112. Kayser, O. Industrielle Anwendungen von PVD-Hartstoffbeschichtungen Текст. / О. Kayser // Galvanotechnik. 1997 - V.88. - N. 5. - P. 1618 -1623.

113. Blocher, J.M. Chemical Vapour Deposition Текст. / J.M. Blocher ; In: Films and Coatings for Technology : B.E. Jacobson, R.F. Bunshah (Eds.): Sweden. -1982.-P. 1,12.

114. Мубояджан, С.А. Вакуумно-плазменная технология^ получения защитных покрытий из сложнолегированных сплавов Текст. / С.А. Мубояджан, Е.И. Каблов, С.А. Будиновский // Металловедение и термическая обработка металлов. 1995. — № 2. - С. 15-18.

115. Folder, J. Intensified plasma assisted recessing A novel process in surface coating techniques Текст. / J. Folder, N. Stuart, E. De Silva // Surface Coatings International. - 1998. - V. 82'-N. 4. - P. 178 -180.

116. Miller, Robert A. Life modeling of atmospheric and low pressure plasmasprayed thermal barrier coating Текст.: / Robert A Miller, P. Argarwal, E. Duderstadt // Ceramic Engineering and Science Proceedings. 1984. - V. 5:-N. 7/8.-P. 470-478.

117. Хокинг, M. Металлические и керамические? покрытия: Получение, свойства и применение Текст.'/ М. ХокишуВ. Васантасри, П. Сидки ; / Перевод под ред: Андриевского-Р;А:; — М; : Мир; 2000: — 518 с:

118. Эйзнер, Б.А. Некоторые технологические аспекты вакуумной электродуговой технологии нанесения.жаростойких покрытий на лопатки ГТУ Текст. / Б.А. . Эйзнер; В:И. Никитин, Е.В. Митор // Коррозионностойкие покрытия. 1992. - С. 113 —116.

119. Орехов, Н.Г. Современные литейные жаропрочные сплавы для1 рабочих лопаток газотурбинных двигателей; Текст. / Н:Г. Орехов; Г.М. Глезер и др. // Металловедение и термическая обработка.металлов. — 1993. -№ 7. —1. С. 32-35. . ; ' :

120. Каблов, Е.Н. Фазовый состав диффузионных слоев металлических покрытий жаропрочных никелевых сплавов Текст. / Е.Н. Каблов, Г.И. Морозова и др. // Металловедение и термическая1 обработка: металлов. — 1994. -№12. С. 20-23.

121. Шпак, П.А. Двухслойные теплозащитные покрытия металл-керамика, полученные электронно-лучевым осаждением за один технологический цикл Текст. / П.А. Шпак, Н.И. Гречашок, В.Л. Осокин, E.JT Пиюк //. Порошковая металлургия. 2007. - № 7/8. -С. 100 -106.

122. Патон, Б;Е. Жаропрочность литейных никелевых сплавов и защитам их от окисления- Текст. / Б.Е. Патон, Г.Б. Строганов и др. ; / Академия наук

123. Заявитель.* Mitsubishi?Heavy.' ;

124. Мовчан, Б.А. Двух- и трехслойные покрытия, полученные осаждением в вакууме, для защитных покрытий лопаток газовых турбин Текст. / Б.А. Мовчан, И.С. Малашенко, К.Ю. Яковчук // Автоматическая сварка -1994.-№2.-С. 30-38.

125. Патон, Б.Е. Конденсационные жаростойкие покрытия в современном газотурбостроении' Текст. / Б.Е. Патон, В.К. Рыжиков; Б.А. Мовчан и др: // Труды ЦКТИ: 1990: - Выш 260. - С. 17 - 25.

126. Ильющенко; А.Ф. Оптимизация технологии получения многослойных теплозащитных покрытий Текст. / А.Ф. Ильющенко, В.А. Оковитый;

127. A.И. Шевцов // Сварочное производство: 2000. - № 10: - С. 29 - 33 .

128. Чирков, Б.И. Механические свойства жаропрочных сплавов с комбинированным теплозащитным« покрытием Текст. / Б.И. Чирков; А.П. Семенов, М:С. Шерстенникова // Коррозионностойкие покрытия. 1992. -С. 232-236.

129. Hass, D. Low thermal conductivity vapor deposited zirconia microstructures Текст. / D. Hass, A. Slifka, N. Wadley // Acta Materialia. 2001. - N. 49. — P. 973 — 983.

130. Копылов, Büffi Повышение эффективности напыления и свойства многокомпонентных газотермических покрытий Текст. / В.И. Копылов, Ю.В. Колесников, И.В; Говоров И.В и др. // Физико-химическая механика материалов АН УССР! 1991. - №4i - С. 100 - 105.

131. Вишневецкая, И.А. Высокотемпературная износостойкость лазерных покрытий на жаропрочных материалах в условиях динамического виброконтактного нагружения Текст. / И.А. Вишневецкая, H.H. Голего и др. // Трение и износ. 1994. - Т. 15. - № 2. - С. 227 -236;

132. Ogbuji, Linus U.I. Rolé of SÍ2N2O in the passive oxidation of chemically-vapor-deposited SÍ3N4 Текст. / U.I. Linus Oqbuji // Journal of the American Ceramic Society. 1992.-V. 75.-N. 11.-P: 2995 -3000;

133. Chen; Jian. Metallization: oft SÍ3N4 surface by molten salt reaction Текст.- / Jian Chen, Pan Wei, Weiming Wang et al. // Journal Materials Science Letter. 1997. - V. 16. - N. 9. - P. 745 - 746. • . v;

134. Солнцев, C.C. Реакционноспекаемые покрытия для жаропрочных сплавов Текст. / С.С. Солнцев, В.В. Швагирева. и др. // Температуроустойчивые покрытия: Сб. науч. тр. — JL: Наука, 1985. -С. 237-240. ■

135. Терентъева, B.C. Гетерофазные защитные покрытия для жаростойких материалов, Текст. / B.C. Терентъева, O.II. Богачкова // Материаловедение. 1998. - №. 9. - С. 2 - 7.

136. Лоскутов, В.Ф. Повышение, надежности и; долговечности стальных деталей нанесением карбидных и боридных покрытий Текст. / В.Ф. Лоскутов // Защитные: металлические и неметаллические покрытия; — . Киев: Наукова Думка, 1993. С. 54- 61.

137. Белый, A.B. Структура и методы формирования износостойких поверхностных слоев Текст. / A.B. Белый, Г.Д. Карпенко, Н.К. Мышкин ; Минск : Машиностроение, 1991. - 208 с. ; ил. - Библиогр.: с. 197 -203.

138. Одинг, И.А. Теория дислокаций в металлах и ее применение Текст. / И.А. Одинг ; М. : Изд-во АН СССР, 1959. - 84 с. ; ил. - Библиогр.: с. 82 -83.

139. Carbar, Ы. Metal surface layer structure formation under sliding friction Текст.'/ LI. Garbar, U.V. Skorinin // Wear. 1978. - V.51. - N. 2. - P.327 -336.

140. Панин; B.E. Структурные уровни деформации твердых тел Текст. / В.Е. Панин, Ю.В. Гриняев, Т.Ф. Елсукова, А.Г. Иванчин // Известия ВУЗов. Физика. 1982. -Т.25. - № 6. - С.5 - 27.

141. Дроздов, Ю.Н. Теоретико-инвариантный метод расчета интенсивности поверхностного разрушения твердых тел при трении Текст., / Ю.Н. Дроздов, К.В. Фролов // Поверхность. Физика, химия, механика. 1982. -№5.-С. 138-146.

142. Ребиндер, П.А. Поверхностные явления в дисперсных системах Текст. / П.А. Ребиндер ; Физико-химическая механика. Избранные труды. М. : Наука, 1979. - 384 с. ; ил. - Библиогр. в конце работ.

143. Крагельский, И.В. Об усталостном механизме износа при упругом контакте Текст. / И.В. Крагельский, Е.Ф. Непомнящий // Известия АН СССР. ОТН. 1963. - Вып. 5. - С. 190 -192.

144. Марченко, Е.А. Циклический характер накопления искажений 2-го рода в поверхностном слое как физическое подтверждение усталостной природы износа Текст. / Е.А. Марченко, Е.Ф. Непомнящий, Г.М. Харач // ДАН СССР.-1968.-Т.181.- №5.-С. 1103- 1104.

145. Rabinowicz, Е. Friction and Wear of materials Текст. / E. Rabinowicz ; Toronto: 1965.-P. 244.

146. Rigney, D.A. Wear processes .in sliding systems Текст. / D.A. Rigney, E.H. Chen, M.G.S. Naylor, A.R. Rosenfield // Wear. 1984. - V.100. - N. 1/3. -P.195 — 219.

147. Suh, N.P: The delamination theory of wear Текст. / N.P. Suh // Wear. -1973. V.25. - N 1. - P. 111 - 124.

148. Suh, N.P. Comments on. "rheological mechanism of penetrative wear" Текст. / N.P. Suh, E.P. Abrahamsom, S. Jahanmir // Wear. 1975. - V.33. -Ni 2. -P.381—389.'

149. Крагельский, И.В. Основы расчетов на трение и износ Текст. И. В. Крагельский, М. Н. Добычин, В. С. Комбалов ; М. : Машиностроение, 1977. - 526 с. ; ил. - Библиогр.: с. 483-513. - Предметный указатель: с.514Ч> 17. - Именной указатель: с. 518 - 523.

150. Марченко, Е.А. О природе разрушения поверхности металлов при трении Текст. / Е.А. Марченко ; М. : Наука, 1979. - 120 с. Библиогр.: 117-120 с.

151. Хрущев, М.М. Абразивное изнашивание Текст. / М.М. Хрущев, М.А. Бабичев ; -М. : Наука, 1970.-251 с.; ил. Библиогр.: с. 242-247.

152. Хрущев, М.М. Абразивная' износостойкость и физические характеристики материалов Текст.* / М.М. Хрущев, М.А. Бабичев // Машиноведение 1971. -№'2. - С. 106-111.

153. Hornbogen, Е. The role of fracture toughness in the wear of metals Текст. / E. Hornbogen // Wear. 1975. - V.33. - N. 2. - P.251 - 259.

154. Гаркунов, Д. Н. Избирательный перенос в узлах трения (Эффект безызносности) Текст. / Д. Н. Гаркунов, И. В. Крагельский, А. А. Поляков ; под ред. П. А. Ребиндера ; М. : Транспорт, 1969. - 104 с. ; ил. -Библиогр.: с. 101-102.

155. Рыбакова, JI. М. Структура и износостойкость металла Текст. / JI. М. Рыбакова, JI. И. Куксенова ; -М. : Машиностроение, 1982. -212 с.; ил. 22 см.

156. Белый,А.В.Обработка поверхностей ' с применением, концентрированных потоков энергии / А. В. Белый; Е. Mi Макушок, И. Л®. Поболь ; Минск : Навука i тэхшка, 1990. - 76 с.; ил. - Библиогр.: с. 76.

157. Савенко, В.И. О соотношениях между феномологическими и структурными, критериями работы, узлов трения Текст. / В.И. Савенко, Е.Д. Щукин // Трение и*износ. 1987. - Т.8. - № 4. - С.581 - 589:

158. Алехин, В: П. Физика прочности» и? пластичности г поверхностных слоев материалов Текст. / В.П. Алехин ; Москва : Наука, 1983. - 280 с. ; ил. 22 см. - Библиогр.: с. 262-279.

159. Hutchings, R. Structure of Chromium Deposited5 Films Doped Nitrogen« Текст. / R. Hutchings, W.C. Oliver, Y.B. Pethica // In Surface Engineering. Dordecht. 1984. - P. 170 - 184.

160. Макушок, E. M. Массоперенос в процессах трения Текст. / Е. М. Макушок, Т. В. Калиновская, А. В. Белыш ; АН Белорусской ССР; Физико-технический ин-т. — Минск : Наука и техника, 1978. — 272 с. ; ил. -Библиогр.: с. 266—271.

161. Аксенов, А.И. Получение широкоаппертурных пучков ионов металлов' Текст. / А.И. Аксенов, С.П. Бугаев, С.М. Чесноков // Приборы и техника эксперимента. 1987. - № 3. - С.139 - 142.

162. Патент 1559963 Российская Федерация, Источник ионов Текст.; /Арестов С.И., Осипов В.В., Чесноков С.М.; заявитель и патентообладатель Республиканский инженерно-технический центр РАН. : Бюл. №35;-31с: : ил.

163. Кадыржанов, К.К. Ионно-лучевая и ионно-плазменная. модификация материалов Текст./ К.К. Кадыржанов; Ф.Ф: Комаров; А.Д. Погребняк А.Д. и др.; М:: Изд-во МЕУ, 2005: - 640 с.: ил. -Библиогр.: с. 594-638.

164. Scholli R.A. Asymmetric bipolar pulsed power: A new power technology-Текст. /R.A. Scholl // Surf. Coat. Technol. 1998. -V. 98.-N. 1/3. - P. 823 -827. ;

165. Sellers, J; Asymmctric bipolar pulsed DCA The enabling technology forreactive PVD Текст. / J. Sellers // Surf. Coat. Technol. 1998. - V.98. -N.1/3.-P. 1245-1250.

166. Кузьмичёв А.И. Динамические характеристики импульсной магнетронной распылительной системы Текст. / А.И. Кузьмичёв, В.Ю. Куликовский, С.Б. Сидоренко С.Б. // Изв. АН. Сер. Физическая. -2000Т. 64. -№ 7. -С. 1317 -1321.

167. Денбновецкий, C.B. . Запаздывание- возникновения разряда в1 импульсных магнетронных распылительных устройствах Текст./ С.В: Денбновецкий, Р. Хипплер, А.И. Кузьмичёв // Электроника^ и связь. -2000.'-№8. -Т. 2.-С. 195-198.

168. Гусева, М.Б. Ионно-стимулированные процессы на поверхноститвердого тела Текст. / М-.Б. Гусева, В.Г. Бабаев, ВЛЗ. Хвостов // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2007. - № 12. - С. 30 - 43.

169. Itoh, Т. Ion Beam Assisted Film. Growth Текст. / T. Itoh ; Amsterdam : Elsevier, 1989. - 534 pp.

170. Акимов, Г.Я. Эволюция фазового состава и физико-механических свойств керамики Zr02 + 4 mol. % Y203 Текст. / Г.Я. Акимов, F.A. Маринин, В.Ю. Каменева // Физика твердого тела . 2004. - Т. 46. - № 2. -С. 250-253.

171. Акимов, Г.Я. Влияние скорости деформирования и предварительного, нагружения на трещиностойкость керамики-на основе Zr02 Текст. / Г.А. Маринин, В ЛО.Каменева // Проблемы прочности. 2002. - № 5. — С. 123 -127.

172. Утевский, JI.M. Дифракционная электронная микроскопия в металловедении Текст. / Л.М. Утевский ; М. : Металлургия, 1973. -583 с. : ил. - Библиогр.: с. 573 - 583.

173. Миркин, Л.И. Справочник по рентгеноструктурному анализу поликристаллов Текст. / Л.И. Миркин ; М. : Физматлит, 1961. - 863 с. : ил. - Библиогр.: с. 851 — 859.

174. ASTM:, Diffraction^ Data cards and Alphabetical and Grouped Numerical Index of X-ray Diffraction Data-. Philadelphia USA : ASTM., 1946. -1996p.

175. Конева, H.A. Развороты кристаллической решетки и стадии пластической деформации Текст./ H.A. Конева, Д.В. Лычагин, Л.А. Теплякова, Э.В.Козлов // Экспериментальное исследование и теоретическое описание дисклинаций. Л.: ФТИ, 1984. - С. 161-164.

176. Конева, H.A. Эволюция дислокационной структуры и стадии пластического течения поликристаллического железо-никелевого сплава Текст. / H.A. Конева, Д.В. Лычагин, С.П. Жуковский // ФММ. 1985. -Т.60, —№1. — С.171— 179.

177. Конева, H.A. Спектр и источники полей внутренних напряжений в. деформированных металлах и сплавах Текст. / H.A. Конева, Л.И. Тришкина, Э.В. Козлов*// Изв. АН Серия физическая. 1998. - Т.62. - №7. v1. С.1352— 1358.

178. Панин, В.Е. Физическая-мезомеханика поверхностных слоев твердых тел Текст. / В.Е. Панин // Физическая мезомеханика. — 1999. — Т. 2. — № 6. -С. 5-23.

179. Васильев, М'.А. Структура и динамика поверхности переходных металлов Текст.- / М.А. Васильев ; Киев: Наукова думка, 1988. - 248 с.

180. Zangwill, A. Physics of- surfaces Текст. / A.ZangwilK ; Cambridge: Cambridge University Press, 1988. - 536 p.

181. Eshelby, J.D. Boundary problems Текст. / J.D. Eshelby ; Amsterdam: North-Holland Publ., 1979. 167 p.

182. Орлов, Л.Г. Влияние поверхностного натяжения на гетерогенное зарождение дислокаций в кристаллах Текст. / Л.Г. Орлов // ФТТ. 1972.- Т. 14: № 12. - С. 3691-3709.

183. Панин, A.B. Зарождение и развитие потоков дефектов на поверхности деформируемого твердого тела Текст. / A.B. Панин, В.А. Клименов, Н.Л. Абрамовская', A.A. Сон // Физ. мезомех. 2000. - Т. 3. - № 1. - С. 83-92.

184. Панин, В.Е. Поверхностные слои нагруженных твердых тел как мезоскопический структурный уровень деформации Текст. / В.Е. Панин // Физ. мезомех. 2001. - Т. 4. - № 3. - С. 5-22.

185. Немошкаленко, В.В. Электронная структура и состав поверхности сплавов Текст. / В.В. Немошкаленко, В.Г. Алешин и др // Металлофизика; 1982. - Т. 4. - № 4. - С. 58-63.

186. Панин, В.Е. Эффект поверхностного слоя в деформируемом твердом теле Текст. / В.Е. Панин, A.B. Панин // Физическая мезомеханика: 2005: -Т. 8.-№5.-С. 7-15.

187. Панин, A.B. Нелинейные волны локализованного пластического течения в наноструктурированных поверхностных слоях твердых тел и тонких пленках Текст. / A.B.Панин // Физ. мезомех. 2005. - Т. 8; — № 3.-С. 5-17. : •

188. Моисеенко, . Д.Д. Стохастический • подход к многоуровневому моделированию возмущений на границах раздела в нагруженном твердом теле Текст. / Д.Д. Моисеенко, П.В. Максимов; И.А. Соловьев // Физ. мезомех. 2004. - Т. 7. - № 2. - С. 19-24.

189. Панин, В.Е. «Шахматный» мезоэффект интерфейса в гетерогенных средах в полях внешних воздействий Текст. / В.Е. Панин, А.В. Панин, Д.Д. Моисеенко // Физическая мезомеханика. 2006. - Т. 9. — № 6. - С. 5 -15.

190. Панин, В.Е. Физическая,мезомеханика и неравновесная термодинамика* как методологическая основа наноматериаловедения Текст. / В.Е. Панин, В.Е. Егорушкин // Физическая мехомеханика. 2009. - Т. 12. — №.4. - С.7 — 26.

191. Уманский, Я.С. Кристаллография, рентгенография и электронная-микроскопия Текст. / Я.С. Уманский, Ю.А. Скаков, А.Н. Иванов, JI.H. Расторгуев; М. : Металлургия, 1982. - 632 с. : ил. - Библиогр.: - с.628-631.

192. Пащенко, О.В;. Микротвердость ионно-имплантированных металлов Текст. / О.В. Пащенко, Н.В. Гирсова, С.А. Гашенко, Ю.П. Шаркеев В.П. Кривобоков //ФХОМ: 1997. -№4. - С.13- -18.

193. Панин, В.Е. Фундаментальная роль наномасштабного структурного уровня пластической деформации твердых тел Текст. / В.Е. Панин, А.В. Панин // МиТОМ. 2006. - №12. - С. 5 - 10.

194. Панин, В.Е. Физическая мезомеханика деформируемого твердого'тела как многоуровневой системы. 1. Физические основы многоуровневого подхода Текст.' / В.Е. Панин, В.Е. Егорушкин, А.В. Панин А.В // Физ. мезомех. 2006. - Т.9. - №3. - С. 9 - 22.

195. Follstaedt, D.M. The microstructure of type 304 stainless steel implanted with titanium and carbon and its relation to friction and wear tests Текст. / D.M. Follstaedt, L.E. Pope, J.A. Knapp // Thin Solid Films. 1983. - V.107. -N. 3.- P.259 -267.

196. Iskanderova, Z.A. The influence of ion implantation conditions on depth distribution and retention of implanted impurities Текст. / Z.A. Iskanderova,

197. T.D. Radjabov, RJu. Leiderman //Nucl. Instrum. and Meth. in Phys. Res. — 1986.-V.B14.-P.542-554.

198. Стародубцев, C.B. Прохождение заряженных частиц через вещество Текст / С.В. Стародубцев, A.M. Романов A.M. ; -Ташкент : Изд-во АН УзССР, 1962. 228'с. : ил. -Библиогр.: с. 218 -227.

199. Мартыненко, Ю.В. Охлаждение электронного газа металла при высокой температуре Текст. / Ю.В! Мартыненко, Ю.Н. Явлинский- //Докл. АН СССР. Сер. Физ. -1983. -Т.270. Вып. 1. - С.88-91.

200. Каганов; М:И. Релаксация* между электронами и, решеткой Текст. / М.И. Каганов, И.М. Лившиц, ЛВ> Танатаров Л.В // ЖЭТФ. -1956.' -Т.31. -Вып.2(8)1-С. 232-237.

201. Самарский, А.А. Теория разностных схем. Текст. / А.А. Самарский М.,: Наука, 1977. — 656 с.: ил; — Предметный указатель: с. 655-656.

202. Абдрашитов, В.Г. Моделирование высокодозной ионной имплантации Текст.; /В.Г. Абдрашитов, В.В. Рыжов, И1Ю.1 Турчановский ; Томск : (Препринт Томского научного центра СО АН СССР. № 26), 1987.-17с.

203. Акерман, А.Ф. Решение методом Монте-Карло задач переноса'быстрых электронов-в веществе Текст. / А.Ф. Акерман, Ю.М. Нишитуев; —Алма-Ата : Наука; 1972. -163"с.

204. Zugler, J.F. Empirical stopping powers for ions in solids Текст. / J.F. Zugler, J.P.* Biersack, U. Litmark //Proc. I Int. Ion Engineering Congress Kyot,. 1983. —P. 1861—1873.

205. Таблицы физических величин / Под ред. И. К. Кикоина. М. : Атомиздат, 1976. - 1006 с. : ил. -Библиогр.: с. 1005 -1006.

206. Нефедов, В.И. Физические методы исследования поверхности твердых тел Текст. / В.И. Нефедов, В.Т. Черепин ; М. : Наука, 1983. -296 с. : ил. - (Физика, химия и механика поверхности) .

207. Коротаев, А.Д. Аморфизация металлов методами ионной имплантации и ионного перемешивания Текст. / А.Д. Коротаев, А.Н. Тюменцев// Изв. ВУЗов: Физика. -1994. №8. - С.З -29:.

208. Kobs K. Ion Beam« Bombardment Influence on Tribological Properties, of MoSx FilmsTeKCT.7 K.Kobs, H. Dimigen, H. Hubsch // Mater.Sci.Eng. -1987.' —V.20; —P}281—286.

209. Неволин, B.H. Ионно-лучевое перемешивание атомов и формирование химических связей на границе MoSx/51Fe Текст. / В.Н: Неволин, В:Ю. Фоминский, В.Б. Прокопенко // Поверхность. Физика, химия, механика. -1994. -№1. -С.85 —91.

210. Мадянов, G.A. Изучение демпфирующей способности, стали- ВНС- 5 Текст. / G.A. Мадянов, В.М.Кондратов // Проблемы прочности. —1975. -№ 9. С.66 - 68.

211. Иваненко, А.В. Повышение усталостной^прочности стали ВНС-5 путем поверхностной высокоэнергетической обработки Текст./ А.В. Иваненко, С.В. Панин, В.П. Сергеев, ЮФ. Иванов, Ю.И. Почивалов, В.Е. Панин, //

212. Перспективные материалы. Спец. выпуск. — 2007. сентябрь. — С. 321— 326.

213. Gleiter, Н. Nanostructured materials: basic concepts and microstructure Текст. / H. Gleiter // Acta mater. 2000. - V.48. - P. 1 - 29.

214. Коротаев, А. Д. Сверхтвердые нанокристаллические покрытия, Текст. / А.Д. Коротаев,* В.Ю. Мошков, С.В. Овчинников, А.Н. Тюменцев, Ю.П. Пинжин, НН. Коваль, И.М. Гончаренко' // Физическая, мезомеханика. — 2004. Т.7. Спецвыпуск. Ч. 2. - С. 3-7.

215. Hultman, L. Thermal stability of nitride thin films Текст. / L. Hultman // Vacuum. 2000. - V.' 57. - P. 1- 30.

216. Яновский, В.П.Г. Источник газовых ионов для ассистирования вакуумно-плазменного напыления покрытий Текст. / В.П. Яновский, Ю.Н. Параев // Физическая мезомеханика. 2004. - Т.7. - Спец. выпуск. 4:2. - С.337-339.

217. Pelleg, J. Reactive-sputter-deposited TiN films on glass substrates Текст. / J. Pelleg, L.Z. Zevin, S.Lungo, N. Croitoru // Thin Solid Films. 1991. - V.197. -P.117 -128.

218. Karlsson, L. Influence of residual stresses on the mechanical properties of TiCxNi-x (x = 0, 0.15, 0.45) thin films deposited by arc evaporation Текст. / L. Karlsson, L. Hultman, J. -E. Sundgren // Thin Solid Films. 2000. - V.371. -P. 167-177.

219. Tkeda,. T. Structure and mechanical properties of Ti.xAlxN coatings with different A1 content Текст] / Т. Ikeda, H. Satoh //Thin SolidFilms. 1991. -V.195. -P.99 -107.

220. Eizner, B.A. Influence of bias voltage on chemical composition of TiAIN coatings Текст.' / B.A. Eizner, G.V. Markov, A.A. Minevich //Surf. Coat. Technol. 1996. - V.79;-P.178-191.

221. Самсонов,F.Bi Нитриды: Нитриды. / Г.В: Самсонов ; Киев : Наукова думка, 1969. -380 с.: ил. -Библиогр.: с. 352-378.

222. Knotek, О. Oxidation resistance of TiAIN coatings Текст.* /О: Knotek, M. Bohmer, Т. Leyendecker, F. Jungblut // Mater. Sci. Eng. 1988. -V.A105/106. — P.481— 488:

223. Вол, Д. Двойные фазовые диаграммы Текст. / Д! Вол ; М.: Машиностроение, 1996. -289 с.

224. Андриевский, P.А., Глезер A.M.„Прочность наноструктур- Текст., / P.A. Андриевский, A. M. Глезер // УФН. 2009. - Т. 179: - №4. - С.337 - 358.

225. Избирательный* перенос в тяжелонагруженных узлах трения Текст. / Под ред. Д.Н.Гаркунова ; М. : Машиностроение, 1982. - 207 с. : ил. -Список литературы: с. 199-202.

226. Холек, X. Двойные и тройные карбидные и нитридные системы переходных металлов Текст. / X. Холек ; М.: Металлургия, 1988. 342 с.

227. Karlsson, L. Growth,microstructure, and mechanical properties of arc evaporated TiCxN.x (0 < x < 1) films Текст] / L. Karlsson, L. Hultman, M.P. Johansson, J.-E. Sundgren, H. Ljungcrantz. // Surf. Coat.Technol. 2000: -V.126. — P.l —14.

228. Stoloff, N. S. Текст. / N.S. Stoloff / Physical and mechanical metallurgy of Ni2Al and its alloys //International Materials Reviews. 1989. - V.34'. - N.4. -P.l 53-184.

229. Корзников, A.B. Влияние степени дальнего порядка на механические-свойства легированного бором интерметаллида Ni3Al Текст. / А.В. Корзников, С.Р. Идрисова, И.Ю. Пышминцев // Металлы. 2000. -Т.2. -С.83-88.

230. Bysakh, S. Evolution of metastable microstructures in laser ablation deposited Ni75Al25 thin films Текст. / S. Bysakh, P.K. Das, K. Chattopadhyay //Scripta Materialia — 2001. — V.44. -P.1847-1852.

231. Hentzell H.T.G., Anderson В.,and Karlson S. E. //Acta Metal. 1983. - V.31. — P.l 131—1139.

232. Машков, Ю.К.Повышение износостойкости наполненного политетрафторэтилена путем оптимизации содержания наполнителя Текст. / Ю.К. Машков, Л.М. Гадиева, Л.Ф. Калистратова // Трение и износ. 1988. - Т.9. - №4. - С.606 - 616.

233. Матюшенко, В.Я. Износостойкость наводороженных металлов Текст. / В.Я. Матюшенко ; В кн. Исследование водородного износа : Сборник статей. М. : Наука, 1977. - С.24 - 27.

234. Stone, D.S. Hardness and Elastic Modulus of TiN Films Based on Continuous Indentation Technique and New Correlation Текст. / D.S. Stone, K.B.Yoder, W.D. Sproul // J. Vac.Sci.Technol. 1991. - V.A9. - P.2543 - 2548.

235. Massalsky, T.B. Binary Alloy Phase Diagrams Текст. / T.B. Massalsky // American Society Metals. 1986. - V.l. - 1342 p.

236. ЗОН Андриевский;, Р.А., Глезер A.M. Размерные эффекты в. нанокристаллических материалах. 1; Особенности структуры. Термодинамика. Фазовые превращения. Кинетические явления Текст. / Р.А. Андриевский, А.М: Глезер // ФММ. 1999;-Т.88. -№1.- С.50 -73.

237. Добротворский, A.M. Влияние внутренних напряжений на проницаемость водорода и его изотопов в сплавах на основе железа Текст. / A.M. Добротворский; Д;В. Широков, А.В. Копыльцов- И Материаловедение. 2002. - №3. - С.47 - 51.

238. Саванчук, Р;В. Изучение: локального распределения водорода в металлических узлах? трения; Текст. / Р.В. Саванчук// Трение и износ. — 1999. -Т.20. -№5. -С.550 554.

239. Гольдшмидт, Х.Дж. Сплавы внедрения. Вып.1. Текст. / Х.Дж. Гольдшмидт ;„-Mi: Мир, 1971. - 374 с.

240. Водород: в металлах: Основные свойства. Т.1. Текст./ Под ред. Г. Алефельдаш И1Фельпля ;-Mi: Мир; 1981. 477 с.

241. Водород в металлах. Прикладные аспекты. Т.2. Текст./ Под ред. Г. Алефельда и И. Фельпля ; М.: Мир, 1981.-431 с.

242. Погосян, A.K. Трение и износ наполненных полимерных материалов Текст. / А.К. Погосян ; М.: Наука, 1977. -186 с.

243. Гельд, П.В. Водород в металлах и сплавах Текст. / П.В. Гельд, P.A. Рябов ; -М : Металлургия, 1974. 272 с.

244. Шаповалов, В.И. Влияние водорода на структуру и свойства железоуглеродистых сплавов Текст. / В.И. Шаповалов ; -М.:- Металлургия; 1982. -230 с.

245. Гельд, П.В. Водород и несовершенства структуры металла Текст. / П.В'. Гельд, P.A. Рябов; E.G. Кодес ; -М.: Металлургия, 1979. -221 с.

246. ЗГ1. Гольдшмидт, Х.Дж. Сплавы внедрения: пер. с англ.: в 2 т. Текст. / Х.Дж. Гольдшмидт ; -М. : Мир, 1971. Вып.2. 1971. - 464с. : ил. -Библиогр. в конце глав. - Предм. указ. : с. 448 - 463.

247. Самсонов, Г.В. Неметаллические нитриды Текст. / Г.В. Самсонов ; —М. : Металлургия, 1969. -265 с. : ил: -Библиогр.: с. 252 —264.

248. Коротаев, А. Д. Наноструктурные и нанокомпозитные сверхтвердые покрытия Текст. / А.Д. Коротаев; В.Ю. Мошков, С.В: Овчинников; Ю.'П. Пинжин, В.М. Савостиков, А.Н. Тюменцев,//Физическаяfмезомеханика. — 2005.-Т.8. -№ 5. С. 103 -106.

249. Гува, А.Я. Краткий теплофизический справочник Текст. / А.Я: Гува ; Новосибирск : Сибвузиздат, 2002. 300 с.

250. Свойства: элементов:. Справ.4 изд. В; 2-х кН. Кн. I Текст. / Под ред. Дрица М.Е.; -М:: Издательский;дом «Руда шМеталлы»,,2003; -448'с:

251. Rishi, P. S. Microstructure and'properties of spray cast Cu—Zr alloys Текст. /P.S. Rishi, A. Lawley, S; Friedman, Y.V. Murty // Materials Science andt Engineering: A^-1991t-V. Ш5Ї -Issue 2: -Р^243Г-255. : V

252. Golikov, A.N. Thermocyclic Testing of Heat-Resistant Coatings at Megawatt Three-Phase Plasmatron Текст. / A.N. Golikov, M.N. Polyanskii // Journal of Engineering Thermophysics. 2008. - V. 17. - N.4. - P. 311-319.