Вивчення структурних особливостей та морфології поверхні іонно-плазмових композиційних покриттів

Abstract

У дипломній роботі досліджено особливості структури та фазового складу композиційних моно- та багатошарових покриттів на основі нітридів та карбідів W та Nb, отриманих методом іонно-плазмового осадження з використанням двохкатодного джерела в умовах змінного газового середовища (азот/ацетилен). У першому розділі узагальнено властивості експериментальних покриттів, їхню класифікацію та роль у підвищенні зносостійкості й термостабільності функціональних поверхонь. Другий розділ присвячено огляду іонно-плазмового методу формування покриттів з акцентом на його фізичні механізми та вплив технологічних параметрів та формування багатофазних структур. У третьому розділі представлено результати структурного та елементного аналізу трьох типів моношарових WNbN та багатошарових WNbN/WNbC покриттів, що відрізняються умовами осадження. Показано, що підвищення струму дуги W-катода сприяє утворенню щільної кристалічної структури з домінуванням кубічної фази WNbN типу NaCl, тоді як поява гексагональних фаз W₂N/Nb₂N асоціюється з локальним дефіцитом азоту та нерівномірністю інкорпорації. Найбільш структурно досконале покриття отримано за умов поєднання високого струму дуги W-катоду і помірного напруження зміщення, що свідчить про ефективність керування енергетичними параметрами процесу для отримання стабільних наношарових структур із прогнозованими властивостями.The thesis investigates the structural features and phase composition of composite mono- and multilayer coatings based on nitrides and carbides of W and Nb, obtained by ion-plasma deposition using a dual-cathode source in a variable gas environment (nitrogen/acetylene). The first chapter summarizes the properties of experimental coatings, their classification, and their role in enhancing the wear resistance and thermal stability of functional surfaces. The second chapter reviews the ion-plasma method of coating synthesis, focusing on its physical mechanisms and the influence of technological parameters on the formation of multiphase structures. The third chapter presents the results of structural and elemental analysis of three types of monolayer WNbN and multilayer WNbN/WNbC coatings, which differ in deposition conditions. It is shown that increasing the arc current of the W cathode promotes the formation of a dense crystalline structure with the dominant cubic NaCltype WNbN phase, while the appearance of hexagonal W₂N/Nb₂N phases is associated with local nitrogen deficiency and non-uniform incorporation. The most structurally advanced coating was obtained under conditions that combined a high arc current of the W cathode with a moderate substrate bias, indicating the effectiveness of controlling the energetic parameters of the process to achieve stable nanoscale layered structures with predictable properties.