გადახრის ძაბვის გავლენა ნანოკომპოზიტური AlCrN / TiSiN საფარის მიკროსტრუქტურასა და მექანიკურ თვისებებზე

Liang Xiaobiao, Chen Yafen, Zhang Jiaquan

გუანდონგის „ჰუაშენგის“ ნანოტექნოლოგიური კომპანია, შპს

რეზიუმე: მრავალშრიანი AlCrN / TiSiN კომპოზიტური საფარის ფენა 40V, 80V, 120V და 150V ფუნქციური ფენების გადახრით მზადდება შემდეგნაირად: AIP+HiPiMS ტექნოლოგიაზედაპირული წვეთები დაკვირვებულია SEM-ის მეშვეობით, იზომება საფარის სიმტკიცე, საფარის ადჰეზია და დაძაბულობა და ტარდება ჭრის ტესტები ფუნქციური ფენის გადახრის ცვლილებების საფარის მუშაობაზე გავლენის შესასწავლად. დადგინდა, რომ ფუნქციური ფენის გადახრის ძაბვის ზრდასთან ერთად, წვეთების რაოდენობა ჯერ მცირდება, შემდეგ იზრდება, სიმტკიცე და ადჰეზია იზრდება, შემდეგ კი მცირდება. სიმტკიცე და ადჰეზია მაქსიმუმს აღწევს 120 ვოლტზე, შესაბამისად, 34.6 გპა და 117.5 ნ-ს აღწევს. შიდა დაძაბულობა იზრდება ფუნქციური ფენის სუბსტრატის გადახრის ზრდასთან ერთად. ჭრის ტესტების შედეგები აჩვენებს, რომ ყველაზე ხანგრძლივი მომსახურების ვადა 8 საათია 120 ვოლტიანი ფუნქციური ფენის გადახრის შემთხვევაში.

საკვანძო სიტყვები: ფუნქციური ფენის მიკერძოება; ზედაპირული წვეთები; ნანო სიმტკიცე; ადჰეზია; ჭრის ეფექტურობა

შესავალი

მყარი საფარი ეფექტურად აფერხებს ელემენტების დიფუზიას ხელსაწყოებსა და საჭრელ მასალებს შორის და აუმჯობესებს დამუშავების ხელსაწყოების მომსახურების ვადას. CrN საფარს აქვს შესანიშნავი კოროზიის და ცვეთამედეგობა, ხოლო მისი შინაგანი დაძაბულობა ძალიან დაბალია, მაგრამ მისი თერმული სტაბილურობა ცუდია, როდესაც ის 650℃-ს გადააჭარბებს. CrN-ში Al ატომების შეყვანის და Cr ელემენტების ნაწილის ჩანაცვლების შემდეგ, Al ელემენტები და Cr ელემენტები მაღალ ტემპერატურაზე ქმნიან მკვრივ Al2O3 და Cr2O3 აპკებს, რაც ეფექტურად ხელს უშლის O ელემენტების დიფუზიას საფარში და საფარის დაჟანგვისადმი წინააღმდეგობა იზრდება Al ელემენტის შემცველობის ზრდასთან ერთად. თუმცა, როდესაც ტემპერატურა 900℃-ზე მაღალია, მყიფე w-AlN დაილექება AlCrN საფარში, რაც აუარესებს საფარის მუშაობას, განსაკუთრებით მაღალსიჩქარიანი მშრალი ჭრის დროს. ხელსაწყოსა და ჩიპს შორის კონტაქტის არეში ტემპერატურამ შეიძლება მიაღწიოს 1000℃-მდე, რაც აუარესებს ხელსაწყოს ჭრის მუშაობას და ართულებს თანამედროვე ჭრის საჭიროებების დაკმაყოფილებას.

ზოგიერთი კვლევა აჩვენებს, რომ Si-ის შეყვანა AlCrN საფარში მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს საფარის დაჟანგვისადმი მდგრადობას და ამავდროულად, საფარში წარმოიქმნება ამორფული SiNx-ით დაფარული ნანოკრისტალური სტრუქტურა, რაც ამცირებს მარცვლის ზომას და აუმჯობესებს საფარის სიმტკიცესა და სიმტკიცეს. პარლინსკა-ვოიტან მ.-მ და სხვებმა TiAlSiN საფარის მოსამზადებლად დაამატეს Si ელემენტი TiAlSiN-ს. Al+Si-ის დამატებით, საფარის სიმტკიცე 41 გპა-მდეა, რაც უფრო მაღალია, ვიდრე TiAlN საფარის. ჰსიან-ვეი ჩენმა და სხვებმა აღმოაჩინეს, რომ საფარის მარცვლები დახვეწილი იყო და დაჟანგვისადმი მდგრადობა გაუმჯობესდა AlCrN საფარში Si-ის დამატებით. მრავალშრიანი სტრუქტურის დიზაინი დადასტურდა, როგორც საფარის მუშაობის გაუმჯობესების ეფექტური მეთოდი. ფენებს შორის ძლიერი ინტერფეისი ხელს უშლის საფარში დისლოკაციის მოძრაობას, ხელს უშლის სვეტისებრი კრისტალების ზრდას და ხელს უშლის ბზარების გავრცელებას, რითაც აუმჯობესებს საფარის თერმულ სტაბილურობას, სიმტკიცეს მაღალტემპერატურულ დამუშავებაში და საფარის მაღალტემპერატურულ დაჟანგვისადმი მდგრადობას. AlCrN/TiSiN მრავალშრიანი საფარი აერთიანებს AlCrN საფარის შესანიშნავ დაჟანგვისადმი მდგრადობას და TiSiN საფარის ზემდგრად მახასიათებლებს და აქვს განვითარების ფართო პერსპექტივები.

მომზადების პროცესში, მაღალი სიმკვრივის იონები და ნეიტრალური ნაწილაკები ილექება სუბსტრატის ზედაპირზე სუბსტრატის დახრილობის ქვეშ, მაგრამ AIP-ის დეპონირების პროცესში გარდაუვლად იარსებებს დიდი ნაწილაკების წვეთების ფენომენი. თუმცა, მაგნიტრონული გაფრქვევით შესაძლებელია დეპონირების პროცესში კარგი ზედაპირის ხარისხის მიღწევა, მაგრამ იონიზაციის სიჩქარე და დეპონირების სიჩქარე დაბალია, ამიტომ AIP-ისა და მაგნიტრონული გაფრქვევის კომბინაციით შესაძლებელია შედარებით შესანიშნავი საფარის მომზადება. თუმცა, განსხვავებული დახრილობის ძაბვა გამოიწვევს პლაზმის ენერგიის ცვლილებას დიდ დიაპაზონში, რაც გავლენას მოახდენს საფარის ზედაპირის მორფოლოგიაზე, მიკროსტრუქტურასა და მექანიკურ თვისებებზე. ამიტომ, AlCrN/TiSiN მრავალშრიანი სტრუქტურის საფარის მომზადების საფუძველზე, რკალური იონური მოპირკეთების (AIP) და მაღალი სიმძლავრის პულსირებული მაგნეტრონული გაფრქვევის (HiPiMS) კომპოზიტური ტექნოლოგიის გამოყენებით, ეს სტატია არეგულირებს ფუნქციური ფენის უარყოფით დახრილობას, რათა შეისწავლოს ფუნქციური ფენის უარყოფითი დახრილობის ცვლილებების გავლენა მრავალშრიანი AlCrN/TiSiN-ის მიკროსტრუქტურაზე, საფარის შემადგენლობასა და მექანიკურ თვისებებზე.

ექსპერიმენტული აღჭურვილობა და სქემა

გამოყენებული იქნა Guangdong Huasheng Nanotechnology Co.,Ltd.-ის HA800 მაგნიტრონული გაფრქვევისა და AIP ვაკუუმური საფარის მოწყობილობა და PVD საფარი დაიტანეს ექვსი წრიული კათოდური რკალის სამიზნის და ორი კვადრატული მაგნეტრონული სამიზნის გამოყენებით. წრიული სამიზნის დიამეტრი იყო 160 მმ, Al/Cr-ის ატომური თანაფარდობა იყო 70/30, კვადრატული სამიზნის ზომა იყო 500 მმ × 100 მმ × 10 მმ, ხოლო Ti/Si-ის ატომური თანაფარდობა იყო 80/20. ანალიზისა და ტესტირებისთვის გამოყენებული იქნა გაპრიალებული ცემენტირებული კარბიდის კვადრატული ნიმუში, უჟანგავი ფოლადის ნიმუში და APMT1135PDER ცემენტირებული კარბიდის პირი, ხოლო სუბსტრატზე გამოყენებული იქნა ოთხი განსხვავებული უარყოფითი გადახრის ძაბვა (40 ვ, 80 ვ, 120 ვ, 150 ვ).

საფარის მომზადების პროცესი მოიცავს თერმულ გამოსხივებით გათბობას, პლაზმურ გრავირებას, დაფარვას და გაგრილებას. პლაზმური გრავირება იყენებს არგონით იონიზებულ Ar+-ს, სუბსტრატზე -200 ვ ძაბვის გამოყენებით, ხოლო პლაზმური გრავირება წმენდს დაახლოებით 45 წუთის განმავლობაში. საფარის პროცესი: ქვედა ფენა შედგება დაახლოებით 0.4 μm AlCrN საფარისგან, მომზადებული AIP-ით, და გადახრის ძაბვა ფიქსირებულია; ფუნქციური ფენა შედგება დაახლოებით 0.14 μm AlCrN-ისგან და 0.13 μm TiSiN-ისგან, რომლებიც მონაცვლეობით არის დატანილი 6-ჯერ, ხოლო ზედაპირული ფენა დამზადებულია TiSiN საფარისგან. AlCrN დაფარული იყო აზოტისა და არგონის შერეულ ატმოსფეროში, ხოლო კამერის წნევა შენარჩუნებული იყო 2.8 Pa-ზე, ხოლო სამიზნე დენი იყო დაახლოებით 190A; TiSiN მომზადდა HiPiMS ტექნოლოგიით, ფიქსირებული გადახრით, დაახლოებით 8 კვტ სიმძლავრით, დაახლოებით 28% სამუშაო ციკლით, დაახლოებით 0.6 Pa ღრუს წნევით და დაახლოებით 3:1 Ar:N2 თანაფარდობით, რომელშიც AlCrN-ის გადახრა... ფუნქციურ ფენაში საფარის ძაბვა შესაბამისად 40 ვ, 80 ვ, 120 ვ და 150 ვ იყო. საფარის ტემპერატურა შენარჩუნებულია 500℃-ზე, ხოლო საფარის საერთო სისქე დაახლოებით 2.2 μm-ია.

დაფარული ნიმუშის მიკროსტრუქტურის ანალიზისთვის გამოყენებული იქნა ველის ემისიის Zeiss FESEM Sigma300 სკანირებადი ელექტრონული მიკროსკოპი, დახასიათებული იქნა საფარის სტრუქტურა, ზედაპირის მორფოლოგია და საფარის სისქე. საფარის სიმტკიცის გასაზომად გამოყენებული იქნა Anton Paar NHT3 ნანო-ჩაღრმავების ტესტერი. გამოყენებული იქნა 20 მნ დატვირთვა, დატვირთვის სიჩქარე იყო 40 მნ/წთ და დატვირთვა შენარჩუნდა 10 წამის განმავლობაში. ჩაღრმავების სიღრმე იყო საფარის სისქის 1/10-ზე ნაკლები და მატრიცის შერჩევის გზით შეგროვდა საკმარისი მონაცემები. საფარსა და ცემენტირებულ კარბიდის სუბსტრატს შორის ადჰეზიის გასაზომად გამოყენებული იქნა Anton Paar NST3 ნანო-ჩაღრმავების ტესტერი და დაყენებული იქნა 120 ნ დახურვის დატვირთვა, ნაკაწრის სიგრძე იყო 3 მმ, ნაკაწრის დრო - 30 წამი და თითოეული საფარი განმეორდა სამჯერ. SuPro FST1000 ფირის დაძაბულობის მრიცხველის გამოყენებით, სუბსტრატის მოხრის მეთოდისა და სტოუნის განტოლების პრინციპზე დაყრდნობით, შემოწმდა უჟანგავი ფოლადის სუბსტრატის ფირის ნარჩენი დაძაბულობა და შედარდა ნარჩენი დაძაბულობის ვარიაციის ტენდენცია სხვადასხვა სქემებში. ფარდობითი მნიშვნელობების აღებით.

ჭრის ტესტებისთვის APMT1135PDER საღარავი ჩანართების გამოყენებით, Nuojin Machinery-ის K-V855GCNC CNC საღარავ დაზგაზე, ინდუსტრიაში ფართოდ გამოყენებული დამუშავების პარამეტრების გამოყენებით, 45 გრამი ფოლადი დაიჭრა. ჭრის პროცესში ცვეთის სტატუსის აღსაწერად Keyence VHX-7000 ციფრული მიკროსკოპის სისტემის გამოყენებით, საფარის მუშაობა ფასდება საღარავი საჭრელის უკანა ზედაპირზე ცვეთის რაოდენობის შედარებით. საღარავი ჩანართის მომსახურების ხანგრძლივობის შესაფასებლად სტანდარტია, რომ გვერდითი ცვეთა 300 μm-ს აღწევდეს.

ექსპერიმენტული შედეგები და განხილვა

3.1 ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის გავლენა ზედაპირის მორფოლოგიასა და საფარის განივი კვეთის ზომაზე

როგორც ნაჩვენებია ნახაზ 1-ში, ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ცვლილება გამოიწვევს ფუნქციური ფენის წვეთების ცვლილებას და შემდგომი ზედაპირული დალექვა აჩვენებს ფუნქციური ფენის იგივე წვეთების შედეგებს. ჩანს, რომ გადახრის ზრდასთან ერთად, საფარის ზედაპირზე წვეთების რაოდენობა ჯერ შემცირდება, შემდეგ კი გაიზრდება. როდესაც ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ძაბვა 40 ვ-ია, წვეთების რაოდენობა და ზომა დიდია; როდესაც ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრა იზრდება 80 ვ-მდე და 120 ვ-მდე, საფარის ზედაპირზე წვეთები მცირდება, რაც იმიტომ ხდება, რომ სუბსტრატის უარყოფითი გადახრა აჩქარებს პლაზმაში დადებით იონებს და აჩქარებით მიღებული ენერგია იზრდება უარყოფითი გადახრის ზრდასთან ერთად. ენერგიული ნაწილაკები უფრო ძლიერად ბომბავენ საფარს და ფუნქციური ფენის ზედაპირზე წვეთების რაოდენობა მცირდება, რაც გამოიხატება საფარის წვეთების რაოდენობის შემცირებით შემდგომი ზედაპირული საფარის დალექვის პროცესში. როდესაც სუბსტრატის უარყოფითი ძაბვა აგრძელებს ზრდას 150 ვოლტამდე, იონური დაბომბვის ენერგია ძლიერია, რაც იწვევს საფარის უკუშეფრქვევას და ფუნქციური ფენის საფარის ზედაპირზე ხვრელების წარმოქმნასაც კი. როდესაც შემდგომი საფარი დალექილია, ხვრელებზე მეტი წვეთი დარჩება.

სურ. 1. წვეთების მორფოლოგია საფარის ზედაპირზე სხვადასხვა ფუნქციური ფენების უარყოფითი გადახრის პირობებში.

სურათი 2 გვიჩვენებს სხვადასხვა ფუნქციური ფენების განივი კვეთის მორფოლოგიას და საფარის სისქის სტატისტიკას უარყოფითი გადახრის პირობებში. ჩანს, რომ ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ძაბვის ზრდასთან ერთად, განივი კვეთის სისქე თანდათან მცირდება, 2.303 μm-დან 40 ვოლტზე 2.021 μm-მდე 150 ვოლტზე. მთავარი მიზეზი ის არის, რომ ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ძაბვის ზრდასთან ერთად, საფარის ფუნქციური ფენის სტრუქტურა მკვრივი ხდება, რაც იწვევს საფარის სისქის შემცირებას, განსაკუთრებით 150 ვოლტზე, ძლიერდება გაფრქვევის საწინააღმდეგო უნარი, რაც კიდევ უფრო ამცირებს განივი კვეთის საფარის სისქეს.

სურ. 2. სხვადასხვა ფუნქციური ფენების უარყოფითი გადახრის ძაბვის გავლენა საფარის განივი კვეთის სისქეზე.

3.2 ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის გავლენა საფარის შიდა დაძაბულობასა და სიმტკიცეზე

ნახ. 3ა გვიჩვენებს საფარის შიდა დაძაბულობის მრუდის ცვლილებას სხვადასხვა ფუნქციური ფენების უარყოფითი გადახრის დროს. ჩანს, რომ საფარის დაძაბულობა შეკუმშვის დაძაბულობაა და საფარის შიდა დაძაბულობა თანდათან იზრდება გადახრის ზრდასთან ერთად, 40 ვოლტიდან 2.23 გპა-მდე გაიზარდა 150 ვოლტამდე 4.35 გპა-მდე.

(ა) უარყოფითი გადახრის გავლენა საფარის დაძაბულობაზე

(ბ) უარყოფითი გადახრის გავლენა საფარის სიმტკიცეზე

სურ. 3. სხვადასხვა ფუნქციური ფენების უარყოფითი გადახრის გავლენა საფარის ნარჩენ სტრესსა და სიმტკიცეზე.

ნახ. 3ბ-ზე ნაჩვენებია საფარის სიხისტის ცვლილება სხვადასხვა ფუნქციური ფენების უარყოფითი გადახრის დროს. როდესაც ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ძაბვაა 40 ვოლტი, ნანოჩაღრმავების სიხისტეა 33.2 გპა, ხოლო როდესაც ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ძაბვა იზრდება 80 ვოლტამდე, ნანოჩაღრმავების სიხისტე იზრდება 34.2 გპა-მდე. როდესაც ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ძაბვა აგრძელებს ზრდას 120 ვოლტამდე და 150 ვოლტამდე, ნანოჩაღრმავების სიხისტეა შესაბამისად 34.6 გპა და 34 გპა, და სიხისტე ჯერ იზრდება, შემდეგ კი მცირდება. საფარის სიხისტის ცვლილება დაკავშირებულია ფუნქციური ფენის უარყოფით გადახრასთან. ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ზრდასთან ერთად, მომზადების დროს იზრდება დაბომბვის ენერგია, რაც იწვევს საფარის სვეტოვანი კრისტალიდან წვრილმარცვლოვან სტრუქტურაზე გადასვლას. ამავდროულად, ნარჩენი შეკუმშვის სტრესი ხელს უშლის სვეტოვანი კრისტალის მარცვლის სასაზღვრო სრიალს და აუმჯობესებს საფარის დეფორმაციისადმი წინააღმდეგობას. ამიტომ, როდესაც ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრა იზრდება 40 ვოლტიდან 120 ვოლტამდე, ნანოჩაღრმავების სიხისტე იზრდება. იზრდება, მაგრამ როდესაც ფუნქციური ფენის უარყოფითი მიკერძოება 150 ვოლტამდე იზრდება, საფარის კრისტალური სტრუქტურა განადგურებულია და უკუშეფრქვევა ძლიერდება.

3.3 სხვადასხვა ფუნქციური ფენების უარყოფითი გადახრის გავლენა საფარის ადჰეზიაზე

ნახ. 4-ზე ნაჩვენებია საფარის ადჰეზია სხვადასხვა ფუნქციური ფენების უარყოფითი გადახრის ქვეშ, ხოლო Lc1 საფარის ადჰეზია შეფასებულია იმ მატრიცის მიხედვით, სადაც საფარი იწყებს გამოჩენას. 40V, 80V, 120V და 150V Lc1 არის 98.95N, 109.8N, 117.5n და 93N. ჩანს, რომ ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ძაბვის 40V-დან 120V-მდე გაზრდასთან ერთად, იზრდება საფარის დაძაბულობა და სიმტკიცე, ასევე იზრდება საფარის შემაკავშირებელი ძალა. როდესაც გადახრის ძაბვა აგრძელებს ზრდას 150V-მდე, შიდა დაძაბულობა იზრდება, რაც იწვევს საფარის უფრო მეტ სიმყიფეს და შემაკავშირებელი ძალის შემცირებას.

სურ. 4. სხვადასხვა ფუნქციური ფენების უარყოფითი გადახრის გავლენა საფარის ადჰეზიაზე.

3.4 სხვადასხვა ფუნქციური ფენების უარყოფითი მიკერძოების გავლენა ჭრის ეფექტურობაზე

ჭრის ტესტის პირობებია წრფივი სიჩქარე Vc = 117.5 მ/წთ, მიწოდების fz = 0.57 მმ/r, ჭრის სიღრმე ap = 0.3 მმ, ხოლო გაგრილების პირობაა ჰაერით გაგრილება. სურათი 5 გვიჩვენებს ჭრის მომსახურების ვადასა და გვერდების ცვეთას შორის კავშირს.

სურ. 5. სხვადასხვა ფუნქციური ფენების ცვეთის შედარება უარყოფითი გადახრის დროს ჭრის სხვადასხვა ექსპლუატაციის პირობებში.

როდესაც 40 ვ ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრა დამუშავდა 5 საათის განმავლობაში, გვერდების ცვეთამ მიაღწია 0.41 მმ-ს და გაფუჭდა, მაშინ როდესაც 40 ვ ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრა მიაღწია 0.36 მმ-ს და გაფუჭდა 6 საათის შემდეგ, როდესაც 120 ვ ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრა დამუშავდა 8 საათის განმავლობაში, უკანა საჭრელი ზედაპირის ცვეთა იყო 0,33 მმ. როდესაც გადახრის ძაბვაა 150 ვ და საჭრელი ხელსაწყო 0,33 მმ, საჭრელი ხელსაწყო გაფუჭდება 6 საათის შემდეგ და გვერდების ცვეთა არის 0,36 მმ. საჭრელი ხელსაწყოს გაუმართაობის ტენდენცია შეესაბამება საფარის სიმტკიცის ცვლილების ტენდენციას, ხოლო ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ძაბვა არის 120 ვ, რაც აჩვენებს საუკეთესო ცვეთამედეგობას.

ნახ. 6 გვიჩვენებს ხელსაწყოს ცვეთის შედარებას 5 საათიანი დამუშავების დროს. ჩანს, რომ როდესაც ფუნქციური ფენა უარყოფითად არის გადახრილი 40 ვოლტზე, საფარი აშრევებულია საჭრელ კიდეზე მისი დაბალი სიმტკიცისა და დაძაბულობის გამო, ხოლო ხელსაწყოს საჭრელი კიდე იშლება, რადგან მატრიცა მონაწილეობს ჭრაში საფარის აქერცვლის შემდეგ. ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ძაბვის 80 ვოლტამდე გაზრდა ზრდის საფარის ცვეთისადმი მდგრადობას და საფარის დიდი აქერცვლა არ ხდება, მაგრამ ცვეთის ზონის სიგანე უფრო დიდია, დაახლოებით 0.18 მმ; როდესაც ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ძაბვა აგრძელებს ზრდას 120 ვოლტამდე, საფარის ადჰეზია და სიმტკიცე უმჯობესდება, ხელსაწყოს ცვეთისადმი მდგრადობა აშკარად უმჯობესდება და ცვეთის ზონის სიგანე აშკარად მცირდება, დაახლოებით 0.14 მმ; თუმცა, როდესაც ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრა იზრდება 150 ვოლტამდე, ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის გაფრქვევა იწვევს საფარის სიმტკიცისა და ადჰეზიის შემცირებას და საფარის ცვეთისადმი მდგრადობის შემცირებას, ხოლო 5-საათიანი ცვეთის ზოლის სიგანე დაახლოებით 0.18 მმ-ია.

სურ. 6. 5 საათის განმავლობაში ნახმარი ხელსაწყოების ცვეთის ნიმუშების შედარება.

4 დასკვნა

AlCrN/TiSiN კომპოზიტური საფარი მრავალშრიანი სტრუქტურის მქონე აპკი მომზადდა AIP-ით და მაღალი სიმძლავრის პულსირებული მაგნეტრონული გაფრქვევით დაფარვის პროცესით. გამოკვლეული იქნა სხვადასხვა ფუნქციური ფენების უარყოფითი გადახრის გავლენა საფარის ზედაპირზე, სიმტკიცეზე, ადჰეზიასა და ჭრის მახასიათებლებზე და გამოტანილი იქნა შემდეგი დასკვნები.

(1) ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის ზრდასთან ერთად, საფარის ზედაპირზე წვეთების რაოდენობა ჯერ მცირდება, შემდეგ კი იზრდება, ხოლო წვეთები ყველაზე ნაკლებია და უხეშობა ყველაზე მცირეა ფუნქციური ფენის 120 ვოლტის უარყოფითი გადახრის დროს;

(2) საფარის სიმტკიცე და ადჰეზია ფუნქციურ ფენაში უარყოფითად არის გადახრილი. მაქსიმალური ძაბვაა შესაბამისად 34.6 გპა და 117.5 ნ 120 ვოლტზე.

(3) ამწევი ფუნქციური ფენის უარყოფითი გადახრის საფარის დაძაბულობა იზრდება;

(4) 45 ფოლადის ჭრისას, ფუნქციური ფენის ჭრის შესრულება 120 ვ უარყოფითი გადახრით საუკეთესოა და მისი მომსახურების ვადა 8 საათია.

ცნობები

[1] ვანგ ციმინი, ჯიან ჰუანგი, ჩენგიონგ ვანგი და სხვ. მაღალსიჩქარიან საჭრელ ხელსაწყოებზე ფიზიკური ორთქლის დეპონირების საფარის კვლევის პროგრესი [J]. ავიაციის წარმოების ტექნოლოგია, 2013 (14): 78-83.

[2] ჟა სიუმინგი, ვანგ ტიანქსიანგი, ჩენ ფენგბიაო და სხვ. ტიტანის შენადნობის დაფქვისას ცემენტირებული კარბიდის ხელსაწყოებზე ორშრიანი მიკროსტრუქტურირებული და მრავალშრიანი ნანოსტრუქტურირებული საფარის დაღლილობის ზემოქმედების ქცევისა და ცვეთის მექანიზმების კვლევა [J]. ცეცხლგამძლე ლითონებისა და მყარი მასალების საერთაშორისო ჟურნალი, 2022,103: 105738.

[3] მაირჰოფერი პ.ჰ., ტიშლერი გ., მიტერერი ს. რეაქტიული დაუბალანსებელი მაგნეტრონული გაფრქვევით დალექილი Cr-N საფარის მიკროსტრუქტურა და მექანიკური/თერმული თვისებები [J]. ზედაპირული და საფარის ტექნოლოგია, 2001, 142-144: 78-84.

[4] ფენგ იუპინგი, ჟანგ ლი, კე რონგსიანი და სხვ. AlTiN, AlCrN და AlCrSiWN საფარების თერმული სტაბილურობა და დაჟანგვისადმი ქცევა [J]. ცეცხლგამძლე ლითონებისა და მყარი მასალების საერთაშორისო ჟურნალი, 2014, 43: 241-249.

[5] ტომას პოლკარი, ალბანო კავალეირო. CrAlN, CrAlSiN და AlCrSiN საფარის მაღალტემპერატურული თვისებები - სტრუქტურა და დაჟანგვა [J]. მასალების ქიმია და ფიზიკა, 2011, 129 (1): 195-201.

[6] იამამოტო კ., სატო თ., ტაკაჰარა კ. და სხვ. ახალი პლაზმურად გაძლიერებული რკალური კათოდით დალექილი (Ti, Cr, Al)N მაღალი ალ შემცველობის (Ti, Cr, Al)N საფარების თვისებები [J]. ზედაპირული და საფარის ტექნოლოგია, 2003, 174: 620-626.

[7] რავი ნ., მარკანდეია რ., ჯოში ს. ვ. nc-TiAlN / a-Si3N4 ნანოკომპოზიტური საფარის მოტეხილობის ქცევა ნანოდარტყმითი ტესტის დროს [J]. ზედაპირული ინჟინერია, 2017, 33 (4): 1-10.

[8] ჩეონგ ჯ.ი., დინგ ს.ზ., ტეი ბ.კ. და სხვ. გვერდითი მბრუნავი კათოდური რკალით დალექილი CrAlSiN ნანოსტრუქტურირებული საფარის თერმული სტაბილურობა და დაჟანგვისადმი მდგრადობა [J]. ძირითადი საინჟინრო მასალები, 2010, 447-448: 725-729.

[9] პარლინსკა-ვოიტანი მ., კარიმი ა., ჩელ თ. და სხვ. TiAlSiN-ის თხელი ფენების მიკროსტრუქტურის ტრადიციული და მაღალი გარჩევადობის TEM კვლევა [J]. ზედაპირებისა და საფარის ტექნოლოგია, 2004,177: 376-381.

[10] ჰსიან-ვეი ჩენი, იუ-ჩენ ჩანი, ჯიჰ-ვეი ლი და სხვ. ნანოკომპოზიტური CrAlSiN-ის დაჟანგვისადმი მდგრადობა ხანგრძლივი თერმული დამუშავების დროს [J]. ზედაპირული და საფარის ტექნოლოგია, 2011, 206 (7): 1571-1576.

[11] ზიბერტი ს., ულრიხ ს. TiN და/ან ZrN შემცველი მყარი მრავალშრიანი საფარი: მიმოხილვა და ბოლოდროინდელი პროგრესი მათი ნანომასშტაბიანი დახასიათების სფეროში [J]. ვაკუუმური მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ჟურნალი A, 2006, 24 (3): 554-583.