Preview

Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Оптимизация свойств пиролитических карбидохромовых покрытий

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-3-55-64

Полный текст:

Аннотация

Обсуждаются пути оптимизации свойств пиролитических карбидохромовых покрытий (ПКХП) для различных отраслей промышленности. Область применения ПКХП - это защита поверхностей различных деталей и узлов, выполненных из разных материалов, от коррозии, залипания, высоких температур, различных видов износа. Подобная многофункциональность ПКХП объясняется, в частности, особенностями их структуры, представляющей собой, как правило, «сверхрешетку» из чередующихся относительно твердых и мягких слоев, отличающихся по составу и, соответственно, функциональным характеристикам, таким как микротвердость или модуль Юнга. Подобная структура при определенных периодах и отношениях толщин этих слоев соответствует максимуму критерия качества задачи теории оптимального управления (ТОУ) – обратной задачи, поставленной на классе решений прямой, моделирующей конкретное взаимодействие, например абразивный износ. При этом сама прямая задача, например описание индентирования, является некорректной обратной задачей математической физики, и для ее решения требуется своя оптимальная стратегия. Таким образом, возникает некая иерархия оптимизационных алгоритмов, с помощью которых можно добиться получения лучших функциональных характеристик ПХКП. В случае, если прямая задача типа абразивного износа не поддается формализации, предложено использовать разработанный авторами расчетно-экспериментальный метод, также основанный на применении ТОУ. Основной акцент сделан на совершенствовании технологии осаждения ПХКП для каждого конкретного применения при использовании теории оптимального управления. Для получения ПКХП, отвечающих этим условиям, необходимо при разработке технологического процесса учитывать физико-химические особенности процесса пиролиза прекурсоров, а также влияние различных добавок и катализаторов.

Об авторах

Н. Н. Щитов
Всероссийский научно-исследовательский институт автоматики (ВНИИА) им. Н.Л. Духова
Россия

Щитов Н.Н. – канд. техн. наук, гл. специалист

127055, г. Москва, ул. Сущевская, 22



А. А. Лозован
Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)
Россия

Лозован А.А. – докт. техн. наук, профессор кафедры технологий и систем автоматизированного проектирования металлургических процессов

121552, г. Москва, ул. Оршанская, 3



Список литературы

1. Разуваев Г.А., Грибов Б.Г., Домрачев Г.А., Саламатин Б.А. Металлоорганические соединения в электронике. М.: Наука, 1972.

2. Грибов Б.Г., ДомрачевГ.А., Жук Б.В., Каверин Б.С., Козыркин Б.И., Мельников В.В., Суворова О.Н. Осаждение пленок и покрытий разложением металлоорганических соединений. М.: Наука, 1981.

3. Ильин В.А., Панарин А.В. Пиролитическое карбидохромое покрытие (Технология, оборудование, свойства). Известия Самарского научного центра РАН. 2011. T. 13. No. 4(2). C. 357—360.

4. Панарин А.В., Ильин В.А., Салахова Р.К., Смирнова Т.Б. Закономерности формирования микроструктуры, фазовый и химический состав пиролитических карбидохромовых покрытий. Электронный научный журнал «Труды ВИАМ». 2015. No. 7. DOI: 10.18577/2307-6046-2015-0-7-6-6.

5. Kostylev A., Pokrovsky Y., Lumpov A. Advanced chromium carbide coatings on piston rings by CVD: A highly adaptable new method with relatively low cost. Adv. Mater. Proces. 2012. Vol. 170. No. 7. P. 22—26.

6. Bryskin B., Kostylev A., Pokrovsky Y., Lumpov A. Innovative processing technology of chromium carbide coating to apprise performance of piston rings. SAE Int. J. Mater. Manf. 2013. Vol. 6. Iss. 2. P. 131—134. DOI: 10.4271/2012-01-2327.

7. Bryskin B., Kostylev A., Pokrovsky Y., Lumpov A. CVD technology for preparing wear-resistive chromium carbide coatings of engine components. SAE Int. J. Mater. Manf. 2014. Vol. 7. Iss. 3. P. 630—632. DOI: 10.4271/2014-01-1020.

8. Vasin V.A., Krit B.L., Nevrovskii V.A., Somov O.V., Morozova N.V. Application of pyrolytic chromium-carbide coatings in friction units of machines. Surf. Eng. Appl. Electrochem. 2016. Vol. 52. No. 5. P. 475—479. DOI: 10.3103/S1068375516050136.

9. Maury F., Douard A., Delclos S., Samelor D., Tendero C. Multilayer chromium based coatings grown by atmospheric pressure direct liquid injection CVD. Surf. Coat. Technol. 2009. Vol. 204. No. 6-7. P. 983—987. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2009.04.020.

10. Michau A., Maury F., Schuster F., Nuta I., Gazal Y., Boichot R., Pons M. Chromium carbide growth by direct liquid injection chemical vapor deposition in long and narrow tubes, experiments, modeling and simulation. Coatings. 2018. Vol. 8. No. 6. 220. P. 1—19. DOI: 10.3390/coatings8060220.

11. Michau A., Maury F.,Schuster F., Boichot R., Pons M., Monsifrot E. Chromium carbide growth at low temperature by a highly efficient DLI-MOCVD process in effluent recycling mode. Surf. Coat. Technol. 2017. Vol. 332. P. 96—104. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2017.06.077.

12. Michau A., Maury F., Schuster F., Boichot R., Pons M. Evidence for a Cr metastable phase as a tracer in DLIMOCVD chromium hard coatings usable in high temperature environment. Appl. Surf. Sci. 2017. Vol. 422. P. 198—206. DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.05.253.

13. Michau A., Maury F., Schuster F., Lomello F., Brachet J-C., Rouesne E., Le Saux M., Boichot R., Pons M. High-temperature oxidation resistance of chromium-based coatings deposited by DLI-MOCVD for enhanced protection of the inner surface of long tubes. Surf. Coat. Technol. 2018. Vol. 349. P. 1048—1057. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2018.05.088.

14. Musil J. Hard and superhard nanocomposite coatings. Surf. Coat. Technol. 2000. Vol. 125. Iss. 1-3. P. 322—330. DOI: 10.1016/S0257-8972(99)00586-1.

15. Погребняк А.Д., Лозован А.А., Кирик Г.В., Щитов Н.Н., Стадник А.Д., Братушка С.Н. Структура и свойства нанокомпозитных, гибридных и полимерных покрытий. М.: Книжный дом «ЛИБРОКОМ», 2011.

16. Knotek O., Löffler F., Krämer G. in: Bunshah R.F., McGuire G.E., Rossnagel S.M. (Eds.), Handbook of hard coatings: Deposition technologies, properties and applications. N.Y.: William Andrew, 2000.

17. Holleck H., Schulz H. Advanced layer material constitution. Thin Solid Films. 1987. Vol. 153. P. 11—17. DOI: 10.1016/0040-6090(87)90165-9.

18. Martinez E., Romero J., Lousa A., Esteve J. Mechanical strengthening in nanometric CrN/Cr multilayers measured by nanoindentation. J. Phys. D: Appl. Phys. 2002. Vol. 35. No. 15. P. 1880—1883. DOI: 10.1088/0022-3727/35/15/311.

19. Martinez E., Romero J., Lousa A., Esteve J. Wear behavior of nanometric CrN/Cr multilayers. Surf. Coat. Technol. 2003. Vol. 163—164. P. 571—577. DOI: 10.1016/S0257-8972(02)00664-3.

20. Park J.K., Baik Y.J. The crystalline structure, hardness and thermal stability of AlN/CrN superlattice coating prepared by D.C. magnetron sputtering. Surf. Coat. Technol. 2005. Vol. 200. P. 1519—1523. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2005.08.099.

21. Helmersson U., Todorova S., Barnett S.A., Sundgren J.E., Markert L.C., Greene J.E. Growth of single-crystal TiN/VN strained-layer superlattices with extremely high mechanical hardness. J. Appl. Phys. 1987. Vol. 62. P. 481—484. DOI: 10.1063/1.339770.

22. Щитов Н.Н. Оптические метаматериалы — реальность сегодняшнего и рутина завтрашнего дня. Фотоника. 2019. Т. 13. No. 8. C. 750—759. DOI: 10.22184/1993-7296.

23. Лозован А.А., Щитов Н.Н. Оптимизация процесса разработки вакуумных наноградиентных покрытий. Технология машиностроения. 2007. No. 9. C. 36—40.

24. Понтрягин Л.С., Болтянский В.Г., Гамкрелидзе Р.В., Мищенко Е.Ф. Математическая теория оптимальных процессов. М.: Наука, 1983.

25. Айзикович С.М., Александров В.М., Белоконь А.В., Кренев Л.И., Трубчик И.С. Контактные задачи теории упругости для неоднородных сред. М.: Физматлит, 2006.

26. Schitov N.N. The experiment-calculated method of the ordered structure coatings optimal parameters determination. J. Mater. Sci. Eng. 2017. Vol. A 7 (7-8). P. 216—227. DOI: 10/17265/2161-6213/2017.7-8.006.

27. Крохмаль С.А., Зуева Т.Н., Сущая А.А. Структура и свойства многослойных карбидохромовых покрытий, получаемых методом MOCVD из технического продукта ХОЖ «Бархос». Журнал физики и инженерии поверхности (Украина). 2016. T. 1. No. 2. C. 194—206.

28. Бойко С.В. Разработка технологии осаждения пиролитических хромовых покрытий в атмосфере аммиака: Автореф. дис. … канд. техн. наук. М.: МАДИ, 1990.


Для цитирования:


Щитов Н.Н., Лозован А.А. Оптимизация свойств пиролитических карбидохромовых покрытий. Известия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытия. 2020;(3):55-64. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-3-55-64

For citation:


Schitov N.N., Lozovan A.A. Optimization of pyrolytic chromium carbide coating properties. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2020;(3):55-64. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2020-3-55-64

Просмотров: 34


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)