Search

The influence of the pressure of a mixed gaseous atmosphere (80%C₂H₂+20%N₂) and the supply of a high-voltage negative potential in a pulsed form on the elemental and phase composition, structure and physico-mechanical characteristics of the vacuum-arc molybdenum-based coatings. It is shown that in the temperature deposition range 400…550 °С as a result of plasma-chemical reactions, the maximum nitrogen atoms content in the coating does not exceed 1.5 at.%. It is found, that at the maximum pressure of Р(C₂H₂+N₂)= 2.3∙10⁻¹ Pа when the γ-MoC phase is formed, an superhard state of 50.5 GPa (at a constant potential -200 V, without additional high-voltage pulse action) and 51.1 GPa (at a constant potential -200 V, with additional high-voltage pulse action) is reached. Для вакуумно-дугових покриттів на основі молібдену досліджено вплив тиску змішаної газової атмосфери (80%C₂H₂+20%N₂) і високовольтного негативного потенціалу (подається на підкладку в імпульсної формі) на елементний і фазовий склад, структуру і фізико-механічні характеристики формованого матеріалу. Показано, що в температурному інтервалі підкладки при осадженні 400…550 °С в результаті плазмохімічних реакцій максимальний вміст атомів азоту в покритті не перевищує 1,5 ат.%. Виявлено, що при найбільшому тиску Р(C₂H₂+N₂)= 2.3∙10⁻¹ Па, коли формується фаза γ-MoC, досягається надтверде стан 50,5 ГПа (при постійному потенціалі -200 В, без додаткового високовольтного імпульсного потенціалу) і 51,1 ГПа (при постійному потенціалі -200 В, з додатковим високовольтним імпульсним потенціалом). Для вакуумно-дуговых покрытий на основе молибдена изучено влияние давления смешанной газовой атмосферы (80%C₂H₂+20%N₂) и высоковольтного отрицательного потенциала (подаваемого на подложку в импульсной форме) на элементный и фазовый состав, структуру и физико-механические характеристики формируемого материала. Показано, что в температурном интервале подложки при осаждении 400…550 °С в результате плазмохимических реакций максимальное содержание атомов азота в покрытии не превышает 1,5 ат.%. Выявлено, что при наибольшем давлении Р(C₂H₂+N₂)= 2.3∙10⁻¹ Па, когда формируется фаза γ-MoC, достигается сверхтвердое состояние 50,5 ГПа (при постоянном потенциале -200 В, без дополнительного высоковольтного импульсного потенциала) и 51,1 ГПа (при постоянном потенциале -200 В, с дополнительным высоковольтным импульсным потенциалом).

65-65

A radiocarbon and tephra-dated sediment core from Lifebuoy Lake, located on the north-east coast of Kamchatka Peninsula, was analysed for pollen, spores, diatoms, chironomids and tephra in order to uncover regional environmental history.The 6500-year environmental history of Lifebuoy Lake correlates with the broad regional patterns of vegetation development and climate dynamics with both diatoms and chironomids showing near-synchronous changes.Between ca. 6300 and 3900calyrBP, the lake ecosystem was naturally enriched, with several Stephanodiscus species dominating the diatom plankton. This natural eutrophication state is likely to be due to a combination of the base-rich catchment geology, the fertilisation effect of several fires in the catchment, silica input from tephra layers and, possibly, nitrogen input from seabirds. The substantial tephra deposit at about 3850calyrBP might have stopped sedimentary phosphorus from entering the lake water thus decreasing the trophic state of the lake and facilitating the shift in diatom composition to a benthic Fragiliariaceae complex.Both diatoms and chironomids showed simultaneous compositional changes, which are also reflected by statistically significant changes in their rates of change 300–400years after the arrival of Pinus pumila in the lake catchment. The rapid increase in both total diatom concentration and the percentage abundance of the large heavy species, Aulacoseira subarctica might be a response to the change in timing and intensity of lake spring turn-over due to the changes in the patterns of North Pacific atmospheric circulation, most notably westward shift of the Aleutian Low.The two highest peaks in A. subarctica abundance at Lifebouy Lake occurred during opposite summer temperature inferences: the earlier peak (3500–2900calyrBP) coincided with warm summers and the latter peak (300calyrBP–present) occurred during the cold summer period. These imply that A. subarctica shows no direct response to the changes of summer air temperature. Instead, it appears to thrive during the periods of increased winter precipitation, thicker ice and late spring turn-over periods, i.e., shows indirect response to climate.The clearest effect of tephra deposition on the lake ecosystem is above 908cm (ca. 3800calyrBP) where the tephra deposit might have caused the shift from Stephanodiscus-dominated planktonic assemblages to the Fragilariaceae complex of benthic species. Tephra deposits might have also contributed towards the development of eutrophic plankton from about 6300calyrBP. It is not certain if several tephra deposits influenced diatom and chironomid changes during the last 300years.

By methods of structural analysis (a precise X-ray diffraction method and raster electron microscopy) in conjunction with tests on physical and mechanical characteristics (hardness, elastic modulus, friction force and friction coefficient) comprehensive studies have been conducted. Such complex researches are the basis for optimization of properties of multiperiod systems TiNx/ZrNx by changing their structural states (structural engineering). The main parameters of changes were: number of layers (n) from 134 to 534 (at total coating thickness of about 10 microns) and magnitude of negative bias potential Ub. Formation of biphasic (TiNx and ZrNx) condition was revealed. On substructural level the most sensitive to Ub is micro-strained state. The growth of micro-strain with an increase numbers of ZrNx layers (at the greatest Ub = – 200 V) testifies about the determining contribution of irradiation of heavy Zr ions in defect formation at formation of coating. Is established that under optimal technological parameters of receiving of multiperiod TiNx/ZrNx coatings their hardness is in the range 40-50 GPa that corresponds to super hard condition. Dependence of penetration depth of indenter is revealed during testing in a pair of "diamond - multiperiod TiNx/ZrNx coating" and coefficient of friction on the ratio H/E, which characterizes the elasticity of material. Проведені комплексні дослідження методами структурного аналізу (прецизійний XRD-метод і ра- строва електронна мікроскопія) в поєднанні з випробуваннями на фізико-механічні властивості (твер- дість, модуль пружності, сила тертя і коефіцієнт тертя). Такі комплексні дослідження є основою для оптимізації властивостей многоперіодной систем TiNx/ZrNx шляхом зміни їх структурних станів (стру- ктурна інженерія). Основними параметрами зміни були: число шарів (n) від 134 до 534 (при загальній товщині покриттів близько 10 мкм) і величина негативного потенціалу зсуву Ub. Виявлено формуван- ня двофазного (TiNx і ZrNx) стану. На субструктурного рівні найбільш чутливою до Ub є мікродеформа- цій. Зростання мікродеформації зі збільшенням числа ZrNx шарів (при найбільшому Ub = – 200 В) сві- дчить про визначальний внесок опромінення важкими Zr іонами в утворення дефектів при форму- ванні покриття. Встановлено, що при оптимальних технологічних параметрах отримання многоперіо- дной нітридних покриттів TiNx/ZrNx їх твердість знаходиться в межах 40-50 ГПа, що відповідає над- твердому стану. Виявлено залежність глибини проникнення індентора при випробуваннях в парі «алмаз - багатошарове покриття TiNx/ZrNШx» і коефіцієнта тертя від співвідношення Н/Е, яке характе- ризує пружність матеріалу. Проведены комплексные исследования методами структурного анализа (прецизионный XRDметод и растровая электронная микроскопия) в сочетании с испытаниями на физико-механические характеристики (твердость, модуль упругости, сила трения и коэффициент трения). Такие комплекс- ные исследования являются основой для оптимизации свойств многопериодных систем TiNx/ZrNx пу- тем изменения их структурных состояний (структурная инженерия). Основными параметрами изме- нения были: число слоев (n) от 134 до 534 (при общей толщине покрытий около 10 мкм) и величина отрицательного потенциала смещения Ub. Выявлено формирование двухфазного (TiNx и ZrNx) состоя- ния. На субструктурном уровне наиболее чувствительной к Ub является микродеформация. Рост мик- родеформации с увеличением числа ZrNx слоев (при наибольшем Ub = – 200 В) свидетельствует об определяющем вкладе облучения тяжелыми Zr ионами в образовании дефектов при формировании покрытия. Установлено, что при оптимальных технологических параметрах получения многопериод- ных нитридных покрытий TiNx/ZrNx их твердость находится в пределах 40-50 ГПа, что соответствует сверхтвердому состоянию. Выявлена зависимость глубины проникновения индентора при испытани- ях в паре паре «алмаз- многопериодное покрытие TiNx/ZrNx» и коэффициента трения от соотношения Н/Е, которое характеризует упругость материала.

The effect of irradiation with ions Ar+ (energy of 1 MeV and 1.8 MeV) and He (energy of 0.6 MeV) on the structure and mechanical properties of the vacuum-arc nitride coatings. It is shown that the level of exposure to radiation materials can be divided into 3 classes: a) “the most persistent” - significant changes occur only on the substructure level (as an example - multi-element system Ti-Zr-V-Hf-Nb-Ta-N), b) “the medium resistance “- significant changes occur in the macro stress-strained state (as an example - the system Ti-N), c) “structural variable” – significant changes in the macro-level and phase composition (as an example, the system Mo-N). When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35134

At the nanometer scale multilayer nanostructured coatings show special properties due to the depositions conditions. This paper presents results of TiN/MoN nanocomposites obtaining and their research. Multilayer coatings based on TiN/MoN were deposited using vacuum arc evaporation cathode method (CPVD). Total thickness range of obtained coatings was 2, 10, 20 and 40 nm. We used vacuum-arc device “Bulat-6” for coatings deposition. Structure and properties of multilayer coatings were analyzed using XRD (Bruker D-8 Advance) in Cu-Kα radiation, high resolution transmission electron microscopy (HRTEM system) with diffraction CFEI EO Techai F200, SEM with EDX (JEOL-7001F). Scratch tests were carried out using Rockwell-C diamond indenter (CSM Revetest Instruments) with a tip radius of 200 μm. Besides this, ball-on-plate sliding test on UMT-3MT tribometer (CETR, USA) was used for additional investigation of friction and wear. This research allowed to reveal structural and properties depending on deposition conditions of TiN/MoN multilayer coatings. The nanocomposite hardness value increases when monolayer thickness decreases. This also reduced nanograins size. Measurement of the friction coefficient demonstrates smaller values for multilayer system in comparison with TiN or MoN nanostructured coatings. Formation of a (Ti, Mo)N solid solution and nanocrystals growing were observed during annealing. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/35415

In this work was shown the high stability of the single-phase structural state of high entropy alloy of Ti-V-Zr-Nb-Hf system in a vacuum-arc method of obtaining of coatings based on it. In the process of deposition single-phase high entropy coatings with bcc-lattice which characterizes the cast state are formed in vacuum, and upon obtaining in a nitrogen atmosphere single-phase nitride superhard coatings based on fcc-metal lattice are formed. Such a stability of structure of multi-element alloy to high temperature evaporation and deposition from high-energy plasma flows allows to use the techniques developed for simple substitution phases in the analysis of their structural-stress state. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/34808

The effect of substrate bias on the structural-phase and elastic stress-strained state during the formation of vacuum-arc deposited nanostructural coatings of the Mo–N system has been studied. An increase in the bias potential leads to (i) predominant [111] orientation of the growing molybdenum nitride crystals with a NaCl-type cubic lattice (γ-Mo2N phase) and (ii) the appearance of a second phase with a body-centered cubic crystal lattice that is characteristic of pure molybdenum. The elastically strained (stressed) state of the coating is determined not only by the conditions of deposition, but also by the mechanical properties of a substrate. In order to provide for formation of coatings in a high-elastic-strained (stressed) state, it is necessary to deposit coatings onto substrates with high elastic modulus, which prevent metal flow at the interface. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/34806

The influence of condition of vacuum-arc multi-layer TiN/Ti coatings on their phase composition, structure, stress state and mechanical properties has been studied. The regularities of the phase composition, structural state of stress, hardness with dependence on the magnitude of the negative bias applied to the substrate during the deposition and the thickness of the Ti and TiN layers in a multilayer coating were obtained. The analysis of the causes of observed changes, based on the mechanism of formation of surface layers of vacuum-arc coatings in the condition of implantation processes stimulated by applying a negative bias to the substrate was held. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/34814

Isobars and isotherms were measured for hydrogen permeation through porous tungsten films on palladium, activation energy values were calculated for various Pd-W systems. The analysis of the obtained data and its comparison with the ones for dense tungsten coatings are carried out. Представлено результати дослідження ізобар та ізотерм проникнення водню крізь пористі плівки вольфраму на паладії, визначені величини енергії активації водневої проникності у системах Pd-W. Проведено аналіз одержаних даних і порівняння з даними що до щільних вольфрамових покриттів. Представлены результаты исследований изобар и изотерм проникновения водорода через пористые пленки вольфрама на палладии, определены величины энергии активации водородопроницаемости в различных системах Pd-W. Проведен анализ полученных данных и сравнение с данными для плотных вольфрамовых покрытий.

The erosion characteristics of dense and porous W-films deposited on Pd substrates were measured under impact of mirror Penning discharge nitrogen plasma. It is shown that the erosion rate of high porous tungsten films (up to 45% porosity) is similar to that for dense (1 – 3% porosity) tungsten films. At the same time hydrogen permeation through porous tungsten films essentially higher than for dense W coatings and in some cases it approaches to values as for bare Pd. The activation energies of hydrogen permeability measured for two-layer Pd-W systems with high porosity are higher than for dense W-films on Pd (15.44 kJ/mol and 12.8 kJ/mol, accordingly), but these values much lower than the ones for bulk W under gas-driven permeation experiments. The possible reasons of such erosion and permeation behavior are discussed. Зміряні ерозійні характеристики щільних і пористих плівок вольфраму на паладії при дії азотної плазми відбивних розрядів Пеннінга. Показано, що швидкість ерозії високопористих плівок вольфраму (пористість близько 45%) практично не відрізняється від такої для щільних плівок W (пористість 1 – 3%). У теж час проникнення водню крізь високопористі плівки вольфраму багато вище, ніж крізь щільні покриття W і в деяких випадках величини проникності можуть бути близькі до такої для Pd без покриття. Енергії активації водневої проникності зміряні для двошарових систем Pd-W з високою пористістю W вище, ніж для щільних W-плівок на Pd (15,44 кДж/моль і 12,8 кДж/моль, відповідно), але в обох випадках ці величини багато нижче, ніж для масивного W в умовах пронuкновения з молекулярної фази. Обговорюються можливі причини такої поведінки ерозії і водневої проникності. Измерены эрозионные характеристики плотных и пористых пленок вольфрама на палладии при воздействии азотной плазмы отражательных разрядов Пеннинга. Показано, что скорость эрозии высокопористых пленок вольфрама (пористость около 45%) практически не отличается от таковой для плотных W пленок (пористость 1 – 3%). В тоже время проникновение водорода через высокопористые пленки вольфрама много выше, чем через плотные W покрытия и в некоторых случаях величины проницаемости могут быть близки к таковой для Pd без покрытия. Энергии активации водородопроницаемости измереннные для двухслойных Pd-W систем с высокой пористостью W выше, чем для плотных W-пленок на Pd (15,44 кДж/моль и 12,8 кДж/моль, соответственно), но в обоих случаях эти величины много ниже, чем для массивного W в условиях проникновения из молекулярной фазы. Обсуждаются возможные причины такого поведения эрозии и водородопроницаемости.

The experimental investigations had been carried out of the kinetics of hydrogen permeation through W-Pd bimetallic systems. The possible mechanisms had been suggested and analyzed to explain the observed anomalies in the hydrogen permeation behavior of such systems, on the assumption of measured isotherms and isobars of hydrogen permeability, energy state of hydrogen in W-Pd system, and theory of hydrogen diffusion in the systems, which contains large number of closed and interconnecting pores Проведено експериментальні дослідження кінетики проникнення водню через W-Pd біметалічні системи. Запропоновано можливі механізми для пояснення виявлених аномалій у поводженні воднепроникнення таких систем, виходячи з обмірюваних ізотерм і ізобар проникнення водню, енергетичного стану водню в системі W-Pd і теорії дифузії в системах з великою кількістю замкнутих і сполучених пор. Проведены экспериментальные исследования кинетики проникновения водорода через W-Pd биметаллические системы. Предложены возможные механизмы для объяснения обнаруженных аномалий в поведении водородопроницаемости таких систем, исходя из измеренных изотерм и изобар водородопроницаемости, энергетического состояния водорода в системе W-Pd и теории диффузии в системах с большим количеством замкнутых и сообщающихся пор.

The erosion behavior of W-Pd bimetallic system was examined for both hydrogen saturated and non-saturated states under impact of steady state nitrogen plasma of a mirror Penning discharge. Possible physical mechanism is discussed to explain the essential decrease of erosion rate and damages of such systems (form change, macro-blistering and macro-flaking) caused by hydrogen saturation to high concentration. Досліджувалося ерозійне поводження W-Pd біметалічних систем у насиченому воднем стані і ненасиченому, при впливі стаціонарної азотної плазми відбивного розряду Пеннінга. Обговорюються можливі фізичні механізми, що пояснюють істотне зниження швидкості ерозії й ушкодження таких систем (зміна форми, макро- блістерінг і макро-флекінг), обумовлених насиченням воднем до високих концентрацій. Исследовалось эрозионное поведение W-Pd биметаллических систем в насыщенном водородом состоянии и ненасыщенном, при воздействии стационарной азотной плазмы отражательного разряда Пеннинга. Обсуждаются возможные физические механизмы, объясняющие существенное снижение скорости эрозии и повреждения таких систем (изменение формы, макро-блистеринг и макро-флэкинг), обусловленных насыщением водородом до высоких концентраций.