Напыление плёнок из карбида титана с помощью дуальной магнетронной распылительной системы

Гусс, Людмила Евгеньевна Научно-образовательный центр Б.П. Вейнберга (НОЦ Б.П. Вейнберга)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Напыление плёнок из карбида титана с помощью дуальной магнетронной распылительной системы. В процессе исследования были получены данные о влиянии мощности магнетрона на структурные и функциональные свойства карбида титана. Были определены оптимальные режимы для получения карбида титана с составом, наиболее близким к стехиометрическому.

ВВЕДЕНИЕ …………………………………………………………………………………………………. 12

1 износостойкое покрытие TiС ………………………………………………………………… 15

1.1 Свойства и применение пленок на основе TiС …………………………………….. 15

1.2 Методы получения пленок TiС …………………………………………………………… 16

1.2.1 Химическое осаждение ………………………………………………………………….. 17

1.2.2 Реактивное распыление …………………………………………………………………. 20

1.2.3 Вакуумно-дуговое испарение ………………………………………………………… 22

1.2.4 Принцип работы магнетронного распыления …………………………………. 26

1.2.5 Высокочастотное магнетронное распыление ………………………………….. 29

1.2.6 Принцип работы дуальной магнетронной системы ………………………… 32

2 Экспериментальное оборудование ………………………………………………………… 36

2.1 Схема вакуумной установки ……………………………………………………………….. 36

2.2 Полировально-шлифовальны машины ……………………………………………………. 37

2.3 Измерение толщины покрытий……………………………………………………………….. 38

2.4 Рентгеноструктурный анализ (X-Ray Diffraction) ………………………………… 40

2.5 Измерение физико-механических характеристик ………………………………… 41

2.6 Измерение трибологических характеристик ………………………………………… 43

3 Осаждение плёнок карбида титана …………………………………………………………….. 45

3.1 Методика эксперимента …………………………………………………………………………. 46

3.2 Скорость осаждения покрытий ……………………………………………………………….. 48

3.3 Определение фазового состава ……………………………………………………………….. 50

3.4 Твёрдость и модуль упругости ……………………………………………………………….. 51

3.5 Трибологические характеристики покрытия …………………………………………… 53
3.6 Морфология поверхности ………………………………………………………………………. 55

Выводы ……………………………………………………………………………………………………….. 57

4 ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ И
РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ …………………………………………………………………….. 58

4.1 Анализ потенциальных потребителей и конкурентных технических решений
……………………………………………………………………………………………………………………. 58

4.1.1 Потенциальные потребители результатов исследования …………………… 58

4.1.2 Анализ конкурентных технических решений с позиции
ресурсоэффективности и ресурсосбережения ……………………………………………. 59

4.2 SWOT-анализ ………………………………………………………………………………………… 61

4.2 Инициация проекта ……………………………………………………………………………….. 63

4.3 Планирование управления научно-техническим проектом ………………………. 65

4.4 Бюджет научного исследования ……………………………………………………………… 67

4.4.1 Сырье, материалы, покупные изделия и полуфабрикаты. …………………. 68

4.4.2 Контрагентные расходы …………………………………………………………………… 68

4.4.3 Расчет амортизационных расходов …………………………………………………… 69

4.5 Основная заработная плата …………………………………………………………………….. 69

4.6 Отчисления на социальные нужды …………………………………………………………. 72

4.7 Накладные расходы………………………………………………………………………………… 72

4.8 Реестр рисков проекта ……………………………………………………………………………. 75

4.9 Оценка сравнительной эффективности исследования ……………………………… 75

5 СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ …………………………………………………….. 80

5.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности………….. 80

5.1.1 Специальные (характерные для рабочей зоны исследователя) правовые
нормы трудового законодательства ……………………………………………………………… 80
5.2 Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны исследователя
……………………………………………………………………………………………………………………. 81

5.3 Производственная безопасность……………………………………………………………… 83

5.4 Анализ опасных и вредных производственных факторов ………………………… 84

5.4.1 Отклонение показателей микроклимата в закрытом помещении …………… 84

5.4.2 Отсутствие естественного света …………………………………………………………… 86

5.4.3 Расчёт светильников и их размещение …………………………………………………. 86

5.4.4 Повышенный уровень электромагнитного излучения …………………………… 89

5.4.5 Повышенный уровень шума ………………………………………………………………… 90

5.4.6 Повышенное значение напряжения в электрической цепи, замыкание
которой может произойти через тело человека …………………………………………….. 91

5.5 Экологическая безопасность …………………………………………………………………… 93

5.6 Безопасность в чрезвычайных ситуациях ………………………………………………… 95

Заключение по разделу «Социальная ответственность» ……………………………….. 99

Список используемой литературы ……………………………………………………………… 100

Приложение A ………………………………………………………………………………………….. 104

Большинство отказов машин вызвано не переломами, а износом и
повреждением поверхностей трения в динамических соединениях. В настоящее
время существует множество передовых методов улучшения качества
поверхности, таких как цементация, азотирование и нитроцементация. В общем,
чем тверже материал, тем больше хрупкость. Исследователи пытаются найти
идеальный материал, который обладает как высокой твердостью, так и высокой
термической и изгибной прочностью. Методы обработки, такие как фрезерование,
токарная обработка, электроэрозионная обработка и гальваника, изменяют
структуру и физико-механические характеристики поверхностных слоев. В
последнее время технологии модификации поверхности быстро развиваются и
применяются для создания твердой поверхности, сохраняя при этом гибкость
подложки. Одним из таких методов является нанесение покрытия на поверхность с
высокой твердостью и малым коэффициентом истирания на материалы с высокой
прочностью на изгиб.
Рынок режущего инструмента России интенсивно заполняется продукцией
ведущих инструментальных фирм, предлагающих различные марки
инструментальных материалов, которые отличаются, в том числе, различными
износостойкими покрытиями.
Покрытие, нанесенное на инструмент должно обеспечивать хорошую
твердость и стойкость, для того чтобы в течение длительного времени сохранять
его режущие свойства. Покрывать можно инструмент любой геометрической
сложности.
В настоящее время примерно 75% в мире режущего инструмента
изготавливается из твердого сплава, так как материал режущей части инструмента,
как правило, очень хрупкий [1].
Изобретение относится к составам и способам получения износостойких
покрытий для защиты от изнашивания и может быть использовано в парах трения
в машиностроении, металлообработке и нефтедобыче.
Нанесение покрытий может существенно повысить надежность и
работоспособность изделий, что повсеместно практикуется на сегодняшний день.
Износ изделий, работающих в условиях трения, является многопараметрической
характеристикой, которая определяется видом изнашивания (механическое,
молекулярно-механическое, коррозионно-механическое и др.); видом трения,
реализующимся в паре (трение качения, скольжения и т.д.); наличием в зоне
контакта трущихся деталей абразивных частиц; термическими условиями трения и
прикладываемой нагрузкой (как ее величиной, так и условиями приложения – будет
ли она постоянна или знакопеременна). С учетом этого факта появляется
потребность создания таких защитных покрытий, которые будут обладать
спектром свойств, позволяющим им эффективно работать в меняющихся условиях
внешнего воздействия, меняя свои характеристики, то есть проявляя возможность
адаптации.
В связи с этим цель данной работы заключается в получении исследовании
влияния мощности магнетрона на структурные и функциональные свойства
карбида титана.
Задачи на ВКР:
1. Получение износостойкого покрытия TiС методом магнетронного
распыления с использованием раздельных катодов Ti и С;
2. Измерение толщины получаемого слоя;
3. Определение твердости и модуля упругости;
4. Определение фазового состава;
5. Определение коэффициента трения и износа;
6. Определение морфологии поверхности.
Объект исследования – процесс осаждения износостойкого покрытия –
карбида титана, а предмет исследования – влияние мощности магнетрона на
структурные и функциональные свойства карбида титана.
Практическая значимость работы.
1. Показано, что дуальная магнетронная распылительная система, является
хорошим альтернативным решением для осаждения износостойкого покрытия
карбида титана.
2. Выявлено, что с увеличением мощности на титановой мишени,
увеличиваются значения твёрдости и модуля упругости и уменьшаются значения
коэффициента трения и износа.
Научные положения, выносимые на защиту:
Соотношение мощностей разряда на мишенях C и Ti оказывают
значительное влияние на свойства покрытий из карбида титана. Наибольшими
значениями твёрдости (25 ГПа), модуля упругости (250 ГПа), и наименьшими
значениями площади износа (100 кв.мкм), коэффициента трения (0,25) обладают
плёнки полученные при соотношении 5/6,5 кВт на С и Ti соответственно.

ОТВЕТСТВЕННОСТЬ»

Данная работа предполагает взаимодействие с вакуумной установкой,
источниками высокого напряжения и взрывоопасными газами. Результаты данного
раздела содержат в себе основные рекомендации и указания, которые следует
выполнять при исследовании процесса осаждения углеродных покрытий в среде
газа – аргона, выделены опасные и вредные производственные факторы, а также
существующие средства и методы защиты, описаны организационные и
технические мероприятия, проводимые перед началом работы. Данные указания
возможно в дальнейшем использовать не только при получении покрытий в
рабочем газе – аргоне, но также и в других газах, либо в их смесях.

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Дмитрий Л. КНЭУ 2015, Экономики и управления, выпускник
    4.8 (2878 отзывов)
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    Занимаю 1 место в рейтинге исполнителей по категориям работ "Научные статьи" и "Эссе". Пишу дипломные работы и магистерские диссертации.
    #Кандидатские #Магистерские
    5125 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Анастасия Л. аспирант
    5 (8 отзывов)
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибост... Читать все
    Работаю в сфере метрологического обеспечения. Защищаю кандидатскую диссертацию. Основной профиль: Метрология, стандартизация и сертификация. Оптико-электронное прибостроение, управление качеством
    #Кандидатские #Магистерские
    10 Выполненных работ
    Кирилл Ч. ИНЖЭКОН 2010, экономика и управление на предприятии транс...
    4.9 (343 отзыва)
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). С... Читать все
    Работы пишу, начиная с 2000 года. Огромный опыт и знания в области экономики. Закончил школу с золотой медалью. Два высших образования (техническое и экономическое). Сейчас пишу диссертацию на соискание степени кандидата экономических наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    692 Выполненных работы
    Татьяна Б.
    4.6 (92 отзыва)
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские ди... Читать все
    Добрый день, работаю в сфере написания студенческих работ более 7 лет. Всегда довожу своих студентов до защиты с хорошими и отличными баллами (дипломы, магистерские диссертации, курсовые работы средний балл - 4,5). Всегда на связи!
    #Кандидатские #Магистерские
    138 Выполненных работ
    Сергей Е. МГУ 2012, физический, выпускник, кандидат наук
    4.9 (5 отзывов)
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым напра... Читать все
    Имеется большой опыт написания творческих работ на различных порталах от эссе до кандидатских диссертаций, решения задач и выполнения лабораторных работ по любым направлениям физики, математики, химии и других естественных наук.
    #Кандидатские #Магистерские
    5 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Исследование структуры и свойств биоинертных сплавов системы Ti-Nb
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Кальций-фосфатные мишени для ВЧ-магнетронного осаждения биосовместимых покрытий
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)