CC BY
14
УДК 533.9.01
ЧИСЛЕННОЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ НА ФАЗОВЫЙ И ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ КАРБИДНОГО ПОКРЫТИЯ, РАСТУЩЕГО В ИМПУЛЬСНОЙ ЭЛЕКТРОДУГОВОЙ ПЛАЗМЕ
1ШАНИН С.А., 1,2КНЯЗЕВА А.Г., 3ПОБОЛЬ И.Л., 3ДЕНИЖЕНКО А.Г.
Национальный исследовательский Томский политехнический университет,
634050, г. Томск, пр. Ленина, 30 2Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения РАН, 634021, г. Томск, пр. Академический, 2/4
Физико-технический институт Национальной академии наук Беларуси, 220141, г. Минск, ул. Купревича, 10
АННОТАЦИЯ. В работе построена математическая модель процесса осаждения покрытия. Проведено численное исследование влияния технологических параметров (скорость ионов, концентрация химических компонентов плазмы у подлодки и т.д.) на среднеинтегральные концентрации элементов и химических соединений в покрытии.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: магнетронное напыление, осаждение покрытия, моделирование, массоперенос. ВВЕДЕНИЕ
Ионно-плазменное напыление является весьма плодотворным методом получения тонких пленок и покрытий с уникальными свойствами. Таких объектов, имеющих на поверхности модифицированный слой, отличающийся физико-химическими свойствами от основного состава, в природе не существуют и их невозможно получить традиционными методами непрерывного осаждения. Используя различные сочетания материалов, можно получать композиционные покрытия с улучшенными характеристиками, такими как антифрикционность, жаростойкость, эрозионная устойчивость и т.д. Процесс осаждения покрытий из тугоплавких металлов и углерода проходит в условии пониженного давления и состоит из нескольких стадий:
1. Генерация плазменной струи. Генерация плазменной дуги сильноточным низковольтным разрядом.
2. Ввод распыляемого материала в плазменную струю, его нагрев и ускорение. Испарение материала катода из области катодных микрокапель.
3. Взаимодействие плазменной дуги и расплавленных частиц с основанием.
Без понижения давления, ионы претерпевают множественные соударения с молекулами воздуха, в результате чего теряют большую часть своей энергии. Пониженное давление необходимо для равномерного распределения ионов по скоростям у поверхности подложки, чтобы получить необходимую структуру и состав покрытия.
Осаждения покрытий сопровождается нагревом подложки вследствие потерь энергии ионами, перераспределением температуры и концентраций элементов, а также химическими реакциями.
В литературе выделяют различные физические явления, благодаря которым образуется покрытие того или иного состава и структуры. Среди них - явления термодиффузии и диффузионной теплопроводности, выделить которые экспериментально в неравновесных условиях осаждения весьма сложно. Для выяснения роли этих явлений и исследования кинетики роста фаз сформулируем модель роста покрытия, полагая, что скорость подвижной границы (границы растущего покрытия) определяется условиями в плазме.
ЭКСПЕРИМЕНТ
Материалы катодов импульсных плазменных ускорителей (ИПУ) - тугоплавкий металл (титан, хром, молибден и др.) с одного ИПУ и углерод с другого ИПУ.
В начальный момент развития разряда энергия ионов металлов и углерода в плазменном потоке определяется величиной напряжения на батарее конденсаторов (что одновременно является разностью потенциалов анод - катод), которое можно изменять в пределах от 250 до 300 В для обоих ускорителей, величину емкости батарей конденсаторов для обоих ИПУ можно принять равной 2500 мкФ.
С учетом комплексных сопротивлений в цепи разряда - батарея конденсаторов - катод
- анод - батарея конденсаторов - максимальный ток разряда может достигать 2000 А для каждого ИПУ (зависит от величины напряжения на батареях конденсаторов).
Плотность ионного потока в поперечном сечении можно считать соответствующим распределению Гаусса. Оси обоих потоков находятся в одной горизонтальной плоскости, вертикальные плоскости осей потоков взаимно перпендикулярны.
На образец воздействуют одновременно не синхронно два импульсных потока плазмы
- углеродная и металлическая. Частоты импульсов ИПУ независимы и могут изменяться от 1 до 15 Гц. По высоте образец установлен симметрично горизонтальной плоскости потоков. Материал образца, например, закаленная, полированная до Ra = 0,05 сталь Р6М5.
Массоперенос для ИПУ с катодом из графита составляет 4,11 • 10-9 г/см2 за один импульс, массоперенос к поверхности покрытия для ИПУ с катодом из молибдена
9 2 9 2 9 2
составляет 2,37-10- г/см , из титана - 1,53-10- г/см , из хрома - 1,35-10- г/см , из ниобия -2,12-10-9 г/см2.
Основные результаты экспериментальных исследований, полученных при выполнении серии опытов с ИПУ с катодом из хрома и из графита, приведены в табл. 1.
Таблица 1
Физико-механические свойства, элементный и фазовый составы композиционных пленок Сг - С
Частота следования Элементный состав. Фазовый состав Микротвердость, Коэф.трения
импульсов, Гц ат. % ГПА
С Cr С Cr
2 5 27,3 72,7 Cr, СГ7С3 14,36 1,1
5 10 30,43 69,57 Cr, СГ7С3 16,56 0,3
3 5 38,4 61,6 Cr, CrvCs 19,78 0,3
5 5 40,34 59,66 Cr, CrvCs 30,18 1,1
5 3 45,08 54,92 Cr, CrvCs 26,3 1,0
10 5 52,0 48,0 Cr, &7C3, &3C2 30,38 0,25
ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ
Рассмотрим цилиндрический образец (с внутренним и внешним радиусами Я1 и Я2), на поверхности которого (равномерно по всей его длине) растет покрытие (рис. 1) за счет осаждения тугоплавкого металла и углерода, находящихся в окружающей плазме. В растущем покрытии возможны химические реакции. Например, для хрома:
3Сг + 2С = Сг3С2, Тт = 1895 °С, (1)
где Тт - температура плавления. Температура плавления
основы (Бе) и карбидов в условиях эксперимента [1] не достигаются, поэтому плавление можем не учитывать.
Образец вращается вокруг оси, так что условия у поверхности покрытия по всей длине цилиндра можно считать одинаковыми.
напыления покрытия
Вследствие диффузии углерода в подложку (Бе) возможно образование и карбидов железа ЕеС,Ее3С:
Ее + С = ЕеС , Тт = 1724 °С, (2)
3Ее + С = Ее3С, Тт = 1837 °С. (3)
Следовательно, в простейшем случае плазмы, состоящей из одного металла и углерода, в системе будет одновременно находиться 3 элемента (Бе - основа, Ме - тугоплавкий металл и С - углерод), которые участвуют в диффузионном переносе, и три химических соединения, подвижностью которых вполне можно пренебречь. Иные соединения, имеющиеся на диаграммах состояния, в модели в первом приближении не учитываем. Явления теплового и концентрационного расширения, а также возможный перенос масс под действием возникающих в растущем покрытии напряжений также не рассматриваем.
С учетом сделанных предположений придем к сопряженной (с границей раздела между покрытием и подложкой), связанной (с учетом перекрестных явлений) теплодиффузионной задаче, включающей уравнения
рСадТ=-!А(г.т иуощ , (4)
и ; дг г дЛ ч> 1-Г1 ^
РЩи- = -~(г• Т) + Гк, к = 1,2, (5)
дг г дг
дС
Р-С- = Гк, к = 4,5, (6)
дг
где 31 = -Р01 lVC1 - РА2^2 - СА АрТ , 32 = -РА^С1 - РD22VC2 - С2022АТ2рР , 3 =-ЯГV Т - А1УС1 - Л2У С2, Т - температура, Ск - концентрации компонентов
г
С1 - Ме; С2 - С; С3 - Ее; С4 - тугоплавкий карбид; С5 - ЕеС ; гк = ^Ушткщ - источники и
1=1
п
стоки массы в химических реакциях; О; = -^(у^т*) - тепловые эффекты реакций, число
к=1
которых г; уы - стехиометрические коэффициенты компонентов к в реакциях 1; тк -
молярные массы компонентов; к; - парциальные энтальпии компонентов при постоянстве
напряжений; щ - скорости реакций; С; - теплоемкость при постоянстве напряжений; р -
плотность; ХТ , 01к,Л1 ,Л2- коэффициенты переноса; БТк- коэффициенты Соре; V... = 5.../ дг .
Поскольку в результате нагрева, фазовых и химических превращений свойства изменяются, то все коэффициенты переноса, теплоемкость, плотность - в общем случае функции состава и температуры.
Из трех диффузионных потоков (подвижны только железо, тугоплавкий металл, например, хром и углерод) независимы только два ( Т + Т 2 + Т = 0 ), и из пяти концентраций
( п Л
независимы только 4 I ^ Ск = 1 , поэтому у нас в модели имеется только два диффузионных
V к=1 ) и два кинетических уравнения.
Коэффициенты переноса рассчитываем по формулам [2]
О = К
_ Сктк ( - )
§ к] §кп /-1 \ § пп §п] )
С„т„
0 С. д\пу.
ккЛ', ё]к ]к С д\п С '
-■к
О* = рят2 АТк/т, Л1 = До; + ДО*, Л2 = А2О+АО*,
где Д^ - коэффициенты самодиффузии; - термодинамические множители, у.*
коэффициенты активности; О - теплоты переноса; Я - универсальная газовая постоянная.
На границе раздела материалов (подложки и растущего покрытия) равны друг другу потоки тепла и температуры
Т = Т, т3 = Тс,
а также потоки массы и химические потенциалы диффузантов
Т 3 = Т с ё3 = дс J к = Т к , ёк = ёк ,
где верхний индекс 3- относится к подложке, С - к растущему покрытию.
При рассмотрении различных типов приближений к описанию структуры формирующихся фаз в статистической термодинамике для коэффициентов активности у к, и, следовательно, для химических потенциалов, получают уравнения, которые можно использовать при выводе уравнений для потоков массы. Эти же величины определяют скорости реакции, теплоты реакций и т.п. Из эксперимента их далеко не всегда удается найти, поэтому будем пользоваться теоретическими подходами. Для изотропного материала имеем дифференциальные соотношения [3]
ЯТ („ Ск д 1пГ)Л
(аёк 1 = -^т+£— 4 +Сд^Т ¿С1 ,
V
1=1 ткск
где sk - парциальные энтропии компонентов ( кк = Тэк + дк ).
Так как на границе раздела фаз, находящихся в равновесии, температуры одинаковы, из условия равенства химических потенциалов найдем
(СкГк )3 = (СкГк )с.
В приближении идеальных растворов (образующихся в основе и в растущем покрытии) у к = 1, что даст просто равенство концентраций на границе раздела. Если у к = 1, появляются
коэффициенты распределения.
Условия на растущей поверхности запишем в виде
^ т ^
ш ш
где ук - мольная концентрация частиц у поверхности, моль/м3, которые либо следуют из
эксперимента, либо следуют из решения внешней задачи. Для исследования модели эти величины могут быть заданы.
Примем [4] д0 = к
(V2 V2 л -2- ту + -2- т2 у2
V 2 2 У
где к - коэффициент преобразования кинетической энергии в тепло.
Скорость роста покрытия определяется концентрациями и скоростями частиц у поверхности растущего покрытия.
(7)
УК + У2¥2 Ш У1 + У 2
где У1з У2 - концентрации ионов у поверхности, У1,У2 - скорости ионов
АЛГОРИТМ ЧИСЛЕННОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ЗАДАЧИ
Задача решается численно. Поскольку уравнения диффузии нелинейные (с коэффициентами, зависящими от искомой функции), для аппроксимации исходных уравнений использовалась неявная итерационная схема вида
■*+! „ П Л ( 4^+1 5+1 5+1 5+1 Л
5+1 П 1
и - и 1
г _
т гк
а_г+1-г--а -
к - к
+1 (<),
г" V У
где а = г+1 + г Л«)+Л(и5). а = г + г-1 Л(Ц)+Ч«и)
1 ДС (л+ — * , (л- — *
где ^ - индекс, по которому производится итерирование. За первое приближение берется значение функции на нижнем временном слое. Итерации проводятся до того момента, пока \\un+ -un|| < s . Норма функции имеет следующий вид
||f ( x)|| = niaxl f ( x)|.
11 11 xe(a ,b)' 1
Для проверки сходимости разностной схемы осуществлены расчеты с различными шагами по пространству рис. 2. Видно, что, в отличие от s = 10-3 (рис. 2, а), при s = 10-5 (рис. 2, б), значения искомой функции при различных шагах практически совпадают. Это дает основание полагать, что полученные результаты сходятся к истинным значениям.
Шаг по времени выбирался таким образом, чтобы за один расчет по времени покрытие нарастало ровно на один шаг по пространству. Поскольку закон роста покрытия мы задаем в виде (7), то шаг по времени рассчитываем по формуле:
h • ( Л + У 2 )
т = ■
У 1^1
C
■У2^2 C
1,0998
1,1000
1,1002
r-10"
1,0998
1,1000
1,1002 r-10"
б
а
— h = 10-7, --- h = 0,5-10-7; v1 = 50 м/с, v2 = 40 м/с, у = 0,5, у2 = 0,7
Рис. 2. Распределение концентрации хрома в покрытии вдоль радиуса, а - при £ = 10-3, б - при £ = 10 5 к моменту +времени t = 1600 с
В расчетах здесь и далее в качестве тугоплавкого металла выбран хром. В этом случае использованы следующие параметры [5]: рРе = 7,87 • 103 кг/м3, pP = 6,68 • 103 кг/м3, CFe = 25,14 Дж/(кг • К), CP = 63,14 Дж/(кг • К), А = 80,1 Вт/(м • К), АР = 52,1 Вт/(м • К), ^ = -79 кДж/моль, = 25 кДж/молъ, St1 = St2 = 10-2, kFeC = 1,2 • 109, ксс = 6,3 • 109, ЕРеС = 96000 Дж/молъ, Е^ = 116000 Дж/молъ, mFe = 55,84-10-3кг/молъ, mCr = 51,99-10-3кг/моль, mC = 12,01 • 10-3 кг/моль , тСгс = 180•Ю-3кг/моль, тРеС = 68 • 10-3 кг/моль. Внутренний и внешний радиусы подложки (цилиндрического образца): Я1 = 0,01 м, Я = 0,011 м.
От материала слоя (фазы) зависят параметры р,CG ,АТ, которые в данной работе считаются эффективными. Но, в принципе, всегда требуется установить их зависимости от состава на основе каких-либо соображений. В настоящей работе все эти величины приняты постоянными. Остальные величины - функции компонентов и их концентраций. Расчеты проводились в приближении идеальных растворов. Тогда можем воспользоваться следующим приближением
(10 0 ^ 0 1 0 0 0 1
,
т1С1
т3 ( - С1 - С2 )
т2С2 т I1 - С1- С2)
т1С1
тз (1 - С1 - С2 )
1 +
т2С2
т3 I1 - С1 - С2 )
АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ
Пример распределения концентраций элементов и фаз в растущем покрытии в различные моменты времени для условий (V = 40 м/с, у2 = 50 м/с, = 0,6, -2 = 0,8)
показан на рис. 3. В рамках принятого приближения концентрации хрома и углерода непрерывны. Разрыв в концентрациях соединений по границе с подложкой связан с различными условиями для протекания реакции. Уменьшение концентрации чистых веществ, связано с увеличением доли карбидов. С
0,6-
0,3
С
0,100-1
0,020000 0,020005 г,т
а
0,000
С 0,15-1
0,10
0,05-
/V 2
0,020000 С
0,020-
0,000-
0,020000
0,020005 г,т
0,020000
0,020005 г,т
--2-
0,020005 г,т
1 - г = 900 с; 2 - г = 1500 с; 3 - г = 210 с ; V = 50 м/с, у2 = 40 м/с, у1 = 0,5, у2 = 0,7
Рис. 3. Распределение массовых концентраций хрома (а), углерода (б), Сг3С2 (в), ¥вС (г) по радиусу, в близи границы раздела подложка-покрытие (Г = 0,02 м) в различные моменты времени
3
б
3
г
в
Следствием неоднородного состава растущего покрытия является зависимость
от координаты коэффициентов переноса Ой,Л1 ,Л2 и теплота переноса Qk, что
иллюстрируют рис. 4 и 5. Рост со временем коэффициентов связан, в основном, с ростом температуры, а неоднородность по координате - распределением концентраций.
Одними из основных технологических параметров, влияющих на состав покрытия, являются скорость ионов и их концентрации у поверхности. Для характеристики состава
покрытия, кроме распределения концентраций по его толщине, интерес представляют среднеинтегральные величины
к+%
О = j JC (r,t)r .
%
"ь
где "ь - толщина подложки (внешний радиус цилиндрического образца).
D.,*10 1 m2/c
2 0
1,5
1,0
0 020000
а
D^IO"' т2/с
1,0
0,5
0.020001 г.ш
D *10
22
0,020000 0020001 г.т
б
т/с
6-
0,020000
0,020001 г,т
0,020000
0,020001 г.т
40 6
,-12
Г с 11-
/ и П91
0,019992 0,020000 rm
д
1 - y = 0,8 ; 2 - yj = 0,9; 3 - yj = 1; y2 = 0,7 ; v1 = 50 м/с, v2 = 40 м/с
Рис. 4. Зависимость Бц(а), D12 (б), D2i (в), D22 (г) от радиуса в момент времени t = 1200 С; (д) сравнительная зависимость коэффициентов Dn, D12, D21, D22 от радиуса в момент времени
в
г
а
кг*К/т*с
625 -,
620
615
0,01 99998
3'
/ /
/у/
У/у
0199998 0,0200001 1г,т
-3 —
-2 —
0,0200001 г\гл
А* 10^ кг* т* К/с3
0.0199998
0,0200001 б
0:*106 кг*К/т*с2
1370
1360
0,0199998
- 3'
0,0200001
г,т
-3_
-1 —
г,т
1 - у1 = 0,8; 2 - у1 = 0,9; 3 - у = 1; у2 = 0,7; у1 = 50 м/с, у2 = 40 м/с Рис. 5. Зависимость А1 (а), Л2 (б), Q1 (в), Q2 (г) от радиуса в момент времени г = 1200 с
По результатам расчетов построены зависимости от времени среднеинтегральных значений концентраций хрома, углерода, Сг3С2, ЕвС при различных значениях скорости
ионов (рис. 6) и при различных значениях концентраций элементов у поверхности растущего покрытия (рис. 7).
Как видно из результатов, состав меняется немонотонно, как во времени, так и в зависимости от условий осаждения, что связано со взаимовлиянием разных физических и химических процессов. На рис. 8 представлены зависимости интегральных концентраций к моменту времени I = 800 с от скорости ионов для различных составов плазмы в приповерхностной области. Точками обозначены результаты расчетов, сплошными линиями показана закономерность в изменении концентраций. Отклонения от общей тенденции связано как с вычислительной погрешностью (средние концентрации рассчитываются по результатам численного моделирования - интегралы от таблично заданных функций), так и с немонотонным изменением состава во времени и в зависимости от параметров. В некоторых местах, увеличение скорости ионов приводит к снижению концентрации элементов в напыляемом слое, за счет увеличения доли рассеянных ионов. Ионы упруго отталкиваются от поверхности, не внедряясь, что в модели учитывается.
в
г
с
0,6
0,3
с
0,012Н
0,006
0,000-
___2
___3__
--
300
с
г 600 t,c
а
300 600 Сг3С2
t,c
с
0,08-
0,04-
С
0,14-1
0,07
0,00-
0
___-2"
_г
____3
----1-—
-4
300 С 600 б
1с
3 ^
2^
1
300 ,_ ^ 600 и
РеС
С 0,6
0,3
1 - у1 = 50 м/с, у2 = 40 м/с ; 2 - у1 = 60 м/с, у2 = 50 м/с;
3 - V = 70 м/с, у = 60 м/с; у1 = 0,5, у2 = 0,7 Рис. 6. Зависимость среднеинтегральной концентрации хрома (а), углерода (б), Сг3С2 (в), БвС (г) в покрытии от времени
С
0,008-
0,000-
—2--__
-3_
—1"
300 600 и
Сг3С2
в
0,10
0,05-
300 Сг а 600 t,c
,2 '3 С
0,16
0,08
0,00
--2-
~~ 3-.
300 С 600 t,c б
/ 3 >
' 1 1 '
300 600 t,c
РеС
1 - у = 0,5, у2 = 0,7; 2 - у = 0,7, у = 0,9; 3 - у = 0,9, у = 1,2; VI = 50м/с, у = 40м/с
Рис. 7. Зависимость среднеинтегральной концентрации хрома (а), углерода (б), Сг3С2 (в), БвС (г) в покрытии от времени
0
0
0
в
г
0
0
С
0
0
г
с
0,648 0,576 0,504-
4 \ * \ < 1 N. \_« Г V '
А \ А Г — N. ■ -1.. ■
4
к \
X
с
0,294
0,196
1__■ ■ -- ------- ■ ■ "' -1-»
__| __• "——
52 56
Сг
а
60^, т/с
52 56
С
б
60 т/с
С
0,05120 0,05088-
1-*-Л | ■ ]
С*10 1,0269
1,0206
52
^ „56 Сг С
3 2
60V1, т/с
52
56
60V1, т/с
РеС
в г
1 - у = 0,8; 2 - у = 1,1; 3 - у = 1,4; у = 0,7 Рис. 8. Зависимость среднеинтегральной концентрации хрома (а), углерода (б), Сг3С2 (в), ЕвС (г)
от скорости ионов (скорости ионов принимались равными) в момент времени / = 1200 С
Результаты расчетов, хорошо коррелируют с экспериментальными данными. Так, по данным эксперимента, количество карбидной фазы Сг3С2 в покрытии ~ 6,5 %. При этом, погрешность экспериментального определения количества карбидных фаз в покрытии ± 50 - 80 %.
Как показывают расчеты, влияние термодиффузии ощутимо при больших градиентах температуры, которые появляются на начальной стадии процесса. Вследствие кратковременности этой стадии относительная роль термодиффузии, ограничена 3 - 5 %. За счет высокой теплопроводности температура быстро усредняется и влияние термодиффузии на процесс практически исчезает (около 0,01 %). По-видимому, термодиффузия будет важна для материалов с низкой теплопроводностью, на стадии остывания, при появлении расплавов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В работе предложена модель формирования тонкопленочных покрытий путем перемешивания элементов в условиях одновременного осаждения тугоплавких металлов и углерода из импульсной электродуговой плазмы на поверхность цилиндрического образца.
Исследовано влияние термодиффузии. Выявлена нелинейная взаимосвязь между среднеинтегральными концентрациями элементов и основными параметрами процесса. Модель допускает дальнейшее развитие за счет учета напряженного состояния подложки и наносимого покрытия.
Работа выполнена в рамках Государственного контракта №_16.740.11.0122, заключенного в рамках федеральной целевой программы (шифр «2010-1.2.1-102-017») по теме: «Комплексное исследование взаимовлияния процессов переноса и деформирования в условиях воздействия потоков частиц на поверхность металлов» и при поддержке РФФИ, грант № 10-08-90010 и БРФФИ, договор Ф10Р-198.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Селифанов С.О., Милашевская И.Г., Станкевич Е.В. и др. Многослойные нанокомпозиционные Ti-C-, Cr-C-покрытия для повышения рабочего ресурса металлообрабатывающего инструмента // Сб. тр. III Межд. НТК «Современные методы и технологии создания и обработки материалов». Минск : Изд-во ФТИ НАН Беларуси, 2008. Т. 2. С. 52-57.
2. Франк-Каменецкий Д. А. Диффузия и теплопередача в химической кинетике. М. : Наука, 1987. 490 с.
3. Князева А.Г. Введение в локально - равновесную термодинамику физико-химических превращений в деформируемых средах. Томск : Изд-во ТГУ, 1996. 146 с.
4. Шанин С.А., Князева А.Г. Перемешивание элементов в поверхностном слое цилиндрического образца в условиях осаждения покрытия из импульсной электродуговой плазмы // Известия вузов. Физика. 2011. №11/3. С. 97-103.
5. Никольский Б.П. Справочник химика / в двух томах. М. : Химия, 1966. Т. 1. 540 с, 1971. Т. 2. 585 с.
NUMERICAL AND AN EXPERIMENTAL RESEARCH OF INFLUENCE OF TECHNOLOGICAL PARAMETRES ON PHASE AND A CHEMICAL COMPOUND КАРБИДНОГО A COAT GROWING IN PULSING ELECTROARC PLASMA.
:Shanin S.A., 1,2Knyazeva A.G., 3Pobal I.L., 3Denizhenko A.G.
National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia
2Scientific research institution - Institute of Strength Physics and Materials Science of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Tomsk, Russia
3Physical-Technical Institute of National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, Belarus
SUMMARY. In the present work the mathematical model of sedimentation of a covering on a substrate of the cylindrical form is offered. The model considers such cross effects, as thermodiffusion and diffusion heat conductivity. By results of researches influence of such parametres, as speed and concentration of ions at a substrate, on covering structure is shown.
KEYWORDS: magnetronny dusting, covering sedimentation, modeling, transfer of masses.
Шанин Сергей Александрович, ассистент кафедры ФВТМИФВТ НИ ТПУ, тел. +7-983-230-20-99, е-шаП: shanin_s@mail.ru
Князева Анна Георгиевна, доктор физико-математических наук, профессор, заведующая лабораторией МФХПСТ ИФВТ НИ ТПУ, главный научный сотрудник ИФПМ СО РАН, тел. 8(3222)41-51-21, е-шаП: аппа-knyazeva@mail.ru
Поболь Игорь Леонидович, доктор технических наук, директор НИЦ «Плазмотег» ФТИ НАН Беларуси, тел. 8(37517) 263 51 25, е-mail: i.pobol@gmail.com
Дениженко Анатолий Григорьевич, заведующий лабораторией вакуумно-плазменных технологий НИЦ «Плазмотег» ФТИ НАН Беларуси, тел. 8(37517) 263 76 93, е-mail: denizh@list.ru
