Анотація:
ОБ’ЄКТ ДОСЛІДЖЕННЯ – структура інтерфейсів та їх стабільність в нанокомпозитах на основі сполук перехідних металів, властивості тонких нанокомпозитних і наношаруватих покриттів та матеріалу покриттів.
МЕТА РОБОТИ – 1) встановлення структури та стабільності інтерфейсів в гетероструктурах на основі сполук перехідних металів та роль інтерфейсів у формування властивостей нанокопозитних покриттів Ti-Al-Si-C та Ti-B-C.
МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ: 1) розрахунки – першопринципні коди Quantum ESPRESSO, ElaStic, Phonopy; 2) технологія - установки для дуального магнетронного розпилення, та плазмохімічного осадження, установка для відпалу покриттів; 3) виміри - рентгеноструктурний аналіз, мікроіндентування, трибологічні і адгезійні тести, оптичний профілометр, інфрачервона і рентгенелектронна спектроскопії, атомний силовий мікроскоп, установки для вимірів елементного складу покриттів (EDS, WDS).
Першопринципні розрахунки гетероструктур TiX(001)/SiY, TiX(111)/SiY (X,Y=C,N), та TiB2(001)/ (C, BC, BN, AlN, SiC) показали, що неметалічні інтерфейси в TiX(001)/SiY будуть аморфними навіть при високих температурах (до 1400 К), за виключенням інтерфейсу TiN(001)/SiC, которий терпить В1-В3 перетворення при 700 К. Всі інтерфейси в TiX(111) / SiY виявлявилися динамічно стабільними, однак інтерфейси в TiC(111) / SiN та TiN(111) / SiC перетворюються в B3-подібні шари завдяки механічній нестабільності. Інтерфейси в гетороструктурах на основі ТіВ2 є аморфними, за виключенням AlN шару, котрий із епітаксіального шару перетворюється в В4-AlN при статичній релаксації (Т=0).
Магнетронні покриття були отримані шляхом розпилення мішеней із Ti+Al, C, TiB2, B4C в атмосфері аргону залежно від потужності розряду на неметалічних мішенях. В осаджених аморфних Ti-Al-C Ti-Al-Si-C покриттях при відпалі виявили МАХ фази, їх тверді розчини та аморфні інтерфейси. Покриття Ti-B-C являли TiB2-xCx фази, вкраплені в аморфну В-С-О матрицю. Твердість сягала понад 54 ГПа для розмірів кристалітів біля 10 нм і з ростом амофних прошарків спадала. Наношаруваті покриття TiB2/C, TiB2/B4C демонстрували твердість біля 40 ГПа, котра зменшувалась зі збільшенням аморфних неметалічних шарів.
Результати теоретичних і експериментальних досліджень показаують, що при певних умовах (складах і температурах) в нанокомпозитах можуть формуватися гетероепітаксіальні шари, котрі сприяють їх зміцненню. Також, існують критичні товщини аморфних прошарків в нанокомпозитих покриттях, вище яких твердість нанонокомпозитів знижуватиметься.
КЛЮЧОВІ СЛОВА: РОЛЬ ГРАНИЦЬ РОЗДІЛУ У ЗМІЦНЕННІ НОВИХ НАДТВЕРДИХ НАНОКОМПОЗИТНИХ ПОКРИТТІВ: ЕКСПЕРИМЕНТ І ТЕОРІЯ.
Опис:
СКОРОЧЕНИЙ ЗМІСТ ВИСНОВКІВ РЕЦЕНЗЕНТІВ.
Хижун О.Ю.: Були отримані важливі наукові результати: запропоновані моделі границь розділу у нанокомпозитах на основі сполук перехідних металів; розроблені нові покриття та встановлення ролі інтерфейсів у формуванні їх властивостей. Рекомендую звіт до затвердження.
Носенко В.К: В якості об’єктів дослідження автори вибрали гетероструктури сполук титану та SiC, SiN, C, BC, BN, AlN (для теоретичного дослідження) та нанокомпозитні покриття системи Ti-Al-Si-C, Ti-B-Si-C для експериментального і теоретичного вивчення.
Результати, отримані в роботі, значно поглибили знання про стан границь розділу у нанокомпозитах за участі сполук перехідних металів. Робота, судячи зі звіту, заслуговує високої оцінки. Поставлені задачі виконані. Рекомендую затвердити звіт.
ПРОПОЗИЦІЇ ПРО ПОДАЛЬШЕ ВИКОРИСТАННЯ РЕЗУЛЬТАТІВ РОБОТИ.
Встановлені механізми температурної еволюції інтерфесів в результаті теоретичних розрахунків можуть бути використані для пояснення стабільності нанокомпозитних систем на основі карбідів боридів і нітридів перехідних металів. Розроблені нанокомпозитні і наношаруваті покриття на основі систем Ti-Al-Si-C, Ti-B-C рекомендовані для застосування як зносостійкі та захисні покриття.