"В ходе выполнения научно-исследовательской работы № 11.1108.2014/К в рамках проектной части государственного задания в сфере научной деятельности за 2014 год выполнялись следующие работы: анализ состояния исследуемой проблемы; проведение патентных исследований; выбор направления оптимального варианта исследований; разработка плана проведения экспериментальных исследований; модернизация испарительной системы установки ионно-плазменного напыления покрытий (Тi,Al—Zr,Mo-Cr,Ni-N; составление научно-технического отчета по I этапу выполнения НИР; исследование процессов структуро- и фазообразования при формировании многослойных керамических покрытий на основе многокомпонентных нитридов в системе(Тi,Al—Zr,Mo-Cr,Ni-N); отработка режимов получения наноструктурных упрочняющих покрытий; разработка модели формирования наноструктурных многослойных упрочняющих покрытий на твёрдосплавном режущем инструменте; изучение физико-механических свойств получаемых покрытий (включая твердость, модуль упругости, относительную работу пластической деформации; исследование адгезионной/когезионной прочности наноструктурных многослойных упрочняющих покрытий с подложкой и характера их разрушения, трибологических свойств разрабатываемых покрытий, их жаростойкости, сопротивления к воздействию агрессивной среды;подготовка публикаций по результатам проведённых исследований;составление научно-технического отчета по 2 этапу выполнения НИР.
При этом были получены следующие результаты: проведён аналитический литературный обзор и патентный поиск в области проблематики НИР и определены направления исследований по созданию упрочняющих покрытий для режущего инструмента, работающего на операциях сухого прерывистого и непрерывного резания с повышенными скоростями;
выполнена модернизация испарительной системы установки ионно-плазменного напыления для формирования покрытий в системе (Тi,Al—Zr,Mo-Cr,Ni-N);
разработана модель послойного роста покрытий и проведены расчеты толщин отдельных слоёв нитридов титана, циркония и хрома в многослойном покрытии в зависимости от параметров нанесения с учетом экспериментально определённых скоростей распыления катодов. Рассчитанные значения согласуются с экспериментальными результатами, полученными методами РФЭС и РЭ;
отработаны параметры нанесения ионно-плазменных наноструктурных многослойных покрытий в системе Ti(Al)N-Zr(Nb)N-CrN;
определены оптимальные режимы получения покрытия, позволяющие получать многослойную структуру в покрытиях со стабильным элементным и фазовым составом, размером кристаллитов, не превышающих 10 нм;
установлена связь между параметрами нанесения покрытий их составом, структурой и архитектурным строением, выражающаяся в том, что при возрастании отрицательного электрического потенциала смещения на подложке происходит уплотнение покрытий и увеличение уровня микродеформаций кристаллической решетки, а при увеличении скорости вращения подложки относительно распыляемых катодов — утонение слоёв мультислойной структуры и уменьшение размера кристаллитов;
исследованы физико-механические свойства полученных покрытий. Определено, что они обладают комплексом высоких физико-механических свойств (твердостью до 37 ГПа, адгезионной\когезионной прочностью более 100 Н, коэффициентом трения 0,45, работой пластической деформации до 61 %);
установлен когезионный механизм разрушения покрытий и определены критические нагрузки, характеризующие появление в них первых трещин и полное истирание до подложки (Lc1 и Lc3), достигающие значений 49,7 и 100 Н соответственно. Показано, что Lc3 возрастает с повышением коэффициента сопротивления пластической деформации (H3/E2);
полученные результаты оформлены в виде промежуточного отчета по НИР в соответствии с ГОСТ
выполнен отчёт о патентных исследованиях, проведённый по ГОСТ
сформулировано теоретическое и методологическое обоснование принципов и путей создания нового поколения наноструктурных упрочняющих покрытий для повышения работоспособности(ресурса) режущего инструмента, используемого на операциях прерывистого и непрерывного высокоскоростного сухого резания труднообрабатываемых сплавов.
Наиболее, близким аналогом к разрабатываемым нами покрытиям являются многослойные покрытия в системе Ti-N/Cr-N (см. J.J. Roaa, E. Jiménez-Piquéa, R. Martínezc et al/ Thin Solid Films, Vol. 571, 2014, P.
Полученные на данном этапе исследований результаты будут использованы для: создания технологии нанесения методом ионно-плазменного вакуумного дугового напыления покрытий на режущий инструмент с целью повышения его работоспособности(ресурса)при обработке труднообрабатываемых сплавов при прерывистом и непрерывном высокоскоростном сухом резании; разработки нормативно-технической документации, включающей проект технических условий, на наноструктурные упрочняющие покрытия с целью повышения ресурса режущего инструмента, используемого на операциях прерывистого и непрерывного высокоскоростного сухого резания труднообрабатываемых сплавов; создания экспериментального образца твердосплавного режущего инструмента с разрабатываемыми наноструктурными упрочняющими покрытиями, используемого на операциях сухого прерывистого и непрерывного резания труднообрабатываемых сплавов с повышенными скоростями.
