СОДЕРЖАНИЕ

Плазмохимические способы получения и обработки материалов

М.С. Степанов, Ю.М. Домбровский

Механизм ускорения диффузионных процессов при микродуговом нагреве стали ............................................................ 5

Изучены возможные причины ускорения диффузионного насыщения стали

при микродуговой химико-термической обработке в порошке каменного угля.

Экспериментально определена зависимость толщины диффузионного слоя от направления

движения электрического тока через стальной образец и рассчитаны соответствующие

коэффициенты диффузии хрома и молибдена. Рассмотрены физические процессы при

микродуговом нагреве стали, когда на ионы диффузанта действуют сила “электронного

ветра” и сила электрического поля. Оценки показали, что сила “электронного ветра”

намного превышает силу электрического поля, поэтому ионы и атомы диффузанта

увлекаются электронами проводимости в направлении их движения, что приводит к

ускорению диффузионного насыщения в режиме микродугового нагрева.

Ключевые слова: поверхностное упрочнение стали, химико-термическая обработка,

ускорение диффузионных процессов при микродуговом нагреве.

А.В. Дунаев, Д.Б. Мурин

АСМ исследования поверхности GaAs после обработки в высокочастотной плазме смеси фреон-аргон ..................... 12

Методом АСМ исследовано качество поверхности полупроводниковой структуры после

плазмохимического травления в плазме газовой смеси фреона R12 с аргоном. Установлено,

что ВЧ-плазменная обработка GaAs в газовой смеси обеспечивает получение равномерной

и чистой поверхности при технологически приемлемых скоростях травления. Увеличение

потенциала смещения на подложкодержателе до –(61-107) В приводит к росту скорости

ионно-стимулированной десорбции продуктов взаимодействия плазмы с поверхностью

полупроводника, что повышает качество очистки обрабатываемой поверхности.

Ключевые слова: фреон, плазмохимическое травление, атомно-силовая микроскопия,

арсенид галлия, аргон.

С.А. Пячин

Влияние размеров и расположения электродов на перенос металлов при электроискровом легировании...................... 17

Получено выражение для коэффициента массопереноса металла анода на катод при

электроискровом легировании (ЭИЛ), учитывающее размеры электродов, длину

межэлектродного промежутка и положение анода относительно центра верхней грани

катода. Показано, что при движении анода вдоль поверхности катода по траектории

в виде меандра коэффициент осаждения периодически изменяется, снижаясь при

приближении легирующего электрода к краю подложки. Потери при переносе вещества с

анода на катод при ЭИЛ уменьшаются с увеличением размера электродов и сокращением

расстояния между ними.

Ключевые слова: искровой разряд, электроискровое легирование, электроды,

коэффициент массопереноса.

Функциональные покрытия и обработка поверхности

С.В. Лоскутов, А.В. Ершов, Е.А. Зеленина

Влияние параметров химического взаимодействия на прочность сцепления

плазменного покрытия Fe на ювенильной поверхности Fe ................................................................................................... 29

Рассмотрены условия сцепления частиц плазменного покрытия со стальной поверхностью

при плазменном напылении. Получена зависимость прочности сцепления покрытия от

температуры, времени контакта и толщины частиц, деформированных при соударении

с подложкой. Установлено, что температура контакта, определяемая путем измерения

температуры напыляемых частиц, значительно выше, чем это считалось ранее, но не

достигает температуры плавления подложки. Проведены оценки прочности сцепления

покрытия с подложкой в зависимости от времени и температуры контакта. Показано,

что теоретическая прочность сцепления на порядок величины превосходит значение,

достигаемое при атмосферном давлении. Причиной снижения прочности сцепления при

плазменном напылении в атмосферных условиях является образование оксидной пленки

на поверхности подложки, которая препятствует созданию прочного металлического

контакта. Предложена когезионно-оксидная модель прочности сцепления покрытия с

подложкой.

Ключевые слова: плазменное напыление, подложка, контактная температура,

нестационарный теплообмен, прочность сцепления.

О.Б. Перевалова

Изменение упруго-напряженного состояния и фазового состава покрытия TiAlN при термоциклировании................ 34

Методами рентгеноструктурного анализа и просвечивающей дифракционной электронной

микроскопии исследованы изменения микроструктуры магнетронного покрытия TiAlN

после термоциклических испытаний (140 циклов), которые заключались в нагреве до

900°С и охлаждении до комнатной температуры. При магнетронном нанесении покрытия

распылялась мишень, изготовленная из сплава Ti (60 ат.%) – Al (40 ат.%). В качестве

подложки для нанесения покрытия использовалась аустенитная сталь в закаленном

состоянии. Для исследования были подготовлены образцы с предварительной обработкой

подложки пучком ионов титана и образцы без обработки подложки. Установлено, что

при термоциклировании на поверхности покрытия образуется слой оксидов титана и

алюминия с микрокристаллической структурой. В покрытии TiAlN под оксидным слоем

уменьшаются макронапряжения сжатия, усиливается концентрационная неоднородность

алюминия в фазе Ti_1–хAl_хN. Предварительная обработка подложки ионным пучком

титана приводит к улучшению термостабильности покрытия, к уменьшению толщины

оксидного слоя при одинаковом числе термоциклов и к более значительному расширению

концентрационного интервала алюминия в фазе Ti_1–хAl_хN в поверхностных слоях

покрытия..

Ключевые слова: покрытие, нанокристаллическая столбчатая микроструктура,

фазовый состав, рентгеноструктурный анализ, растровая электронная микроскопия,

энергодисперсионный анализ элементного состава, макронапряжения.

Композиционные материалы

И.А. Евдокимов, С.А. Перфилов, А.А. Поздняков, В.Д. Бланк, Р.Х. Баграмов,

И.А. Пережогин, Б.А. Кульницкий, А.Н. Кириченко, В.В. Аксененков

Наноструктурный композиционный материал на основе алюминий-магниевого сплава, модифицированный

фуллереном С60 .......................................................................................................................................................................... 47

Наноструктурные композиционные материалы (НКМ) на основе Al-Mg сплава АМг6

(1560), модифицированные фуллереном С₆₀, получены методом совместного размола

исходных компонентов в высокоэнергетической планетарной шаровой мельнице с

последующей горячей экструзией порошковой смеси. Исследована структура, фазовый

состав и физико-механические свойства полученных НКМ. Показано, что введение в

состав НКМ 0,3 масс.% С₆₀ позволяет предотвратить агломерацию частиц при размоле,

интенсифицировать процесс измельчения и получить средний размер кристаллитов

алюминия менее 50 нм. После консолидации порошковых смесей методом прямой

горячей экструзии предел прочности полученного материала при растяжении возрастает

до 820 МПа, а при изгибе — до 1,11 ГПа. Плотность НКМ при этом составляет

2,61 г/см³, что обеспечивает удельную прочность материала на уровне титановых сплавов

и стеклопластиков.

Ключевые слова: композиционные материалы, наноструктурирование, фуллерен С₆₀,

алюминий, размол, экструзия, порошковая металлургия.

Новые методы обработки и получения материалов с заданными свойствами

Ю.Н. Туманов

Электромагнитная технология синтеза бескислородных керамических высокотемпературных материалов.

1. Научно-технические принципы синтеза, технологическое развитие............................................................................. 56

Рассмотрена электромагнитная технология синтеза бескислородных керамических

материалов (карбидов и боридов), основанная на прямом высокочастотном индукционном

нагреве шихты. Обсуждены научно-технические принципы технологии, проблемы

разработки и изготовления оборудования, реализация технологического процесса в

непрерывном режиме. Разработан металлодиэлектрический реактор, прозрачный для

потока электромагнитной энергии с индуктора, проведен электрический и тепловой расчет

реактора, сформулированы требования к высокочастотному источнику электропитания.

Проведены диагностические эксперименты и расчеты по температурному режиму

прямого индукционного нагрева и по распределению высокочастотной мощности по

всему технологическому маршруту.

Ключевые слова: бескислородная керамика, карбиды, бориды, высокочастоный

индукционный нагрев, глубина проникновения электромагнитного поля,

электромагнитный синтез, распределение температуры, автотигель, выход продукта,

углерод, монооксид углерода, холодный тигель.

И.М. Миляев, В.С. Юсупов, С.Ю. Останин, С.И. Стельмашок,

А.И. Миляев, Н.В. Лайшева

Магнитные гистерезисные и механические свойства магнитотвердого сплава 27Х15К2МСТФ.................................. 69

Исследованы магнитные гистерезисные свойства перспективного магнитотвердого

сплава 27Х15К2МСТФ с повышенными магнитными характеристиками. Установлено,

что средние значения остаточной индукции B_r, коэрцитивной силы Н_cB и максимального

энергетического произведения (BH)_max сплава в изотропном состоянии составляют

0,78 Тл, 40 кА/м и 11,35 кДж/м³ соответственно, тогда как в анизотропном состоянии

Br>1 Тл, НcB>50 кА/м и (ВН)max>24 кДж/м³.

Ключевые слова: магнитотвердый сплав, остаточная индукция, коэрцитивная сила,

максимальное энергетическое произведение, намагниченность, порошковая металлургия,

термомагнитная обработка, поверхность отклика.

В.В. Рощупкин, М.М. Ляховицкий, М.А. Покрасин, Н.А. Минина, Е.М. Кудрявцев

Акустические свойства и микротвердость стали 30ХГСА ................................................................................................ 77

Приведены результаты экспериментального исследования температурной зависимости

акустических свойств (скорости и коэффициента затухания ультразвука) и

относительного температурного расширения в интервале 20-1100°С и микротвердости

(20-500°С) конструкционной Cr-Si-Mn стали. По полученным результатам определены

значения модуля Юнга, установлены эмпирические уравнения, аппроксимирующие

соответствующие температурные зависимости.

Ключевые слова: конструкционная сталь, скорость ультразвука, температурное

расширение, плотность, модуль Юнга, микротвердость.

М.А. Микитаев, Г.В. Козлов, А.К. Микитаев

Механизмы формирования структуры смесей полиэтилентерефталат/полибутилентерефталат............................... 83

Исследованы механизмы смешивания полимерных смесей полиэтилентерефталат/

полибутилентерефталат разных составов. Показано, что в формировании структуры смесей

участвует не весь объем компонентов, а только их эквивалентные доли. Этот эффект

определяет экстремум свойств смеси при равном содержании компонент, в том числе и

максимум их основной характеристики — уровня совместимости в аморфной фазе.

Ключевые слова: полимерная смесь, совместимость, аморфная фаза, эквивалентная

доля, модуль упругости.