CC BY
16
лителью 7. С помощью ботвоудалительем 7 удаляется ботвы, а поперечной элеватором передается на выгрузному устройству 9.
Преимущество предложенного картофелекопателя-погрузчика КТП-2 по сравнению серийными картофелеуборочными машинами (УКВ-2, ККУ-2А) заключается в том, что установлено комкоразрушающее устройство перед лемехом и габаритные размерности меньше. Это способствуют уменьшению тягового сопротивления, и потер, повреждения клубней.
Список литературы:
1. Останокулов Т.Э. Сабзавот экинлар биологияси. Респ. Илмий-техник конф. - Самарканд, 2008. - 460 с.
2. Петров Г.Д. Картофелеуборочные машины. - М.: Машиностроение, 1984. - 320 с.
3. Сташинский Р. С. Исследование устройства для разрушение почвенного пласта при уборке картофеля: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. -Минск, 1970.
4. Патент № 20000640. Устройство для разрушения и отделения почвенных комков / Д.Р. Норчаев и др. // Б.И. - 2001. - № 3.
ВЛИЯНИЕ ВЕЛИЧИНЫ РАЗРЯДНОГО ТОКА НА Л1 МИШЕНИ НА СОСТАВ И СТРУКТУРУ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ Т11-ХЛ1Х^
© Сошина Т.О.*
Лысьвенский филиал Пермского национального исследовательского политехнического университета, г. Лысьва
Рассмотрено влияние величины разрядного тока на А1 мишени на химический и фазовый состав, микроструктуру и физико-механические и адгезионные свойства износостойких пленок на основе Т^АЩ, формируемых импульсным магнетронным распылением. Оптимизирован процесс получения нанокристаллических пленок на основе Т11.ХА1ХК по величине разрядного тока на А1 мишени.
1 Работа выполнена в рамках гранта «Разработка технологии получения высокопрочных нано-структурных конструкционных низкоуглеродистых сталей с износостойкими наноструктури-рованными покрытиями» (госконтракт № 01201274914, Федеральная целевая программа «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы по направлению «Поддержка научных исследований, проводимых научными группами под руководством кандидатов наук по научному направлению «Индустрия наносистем» в области «Получение и обработка функциональных наноматериалов».
* Заведующий лабораторией кафедры Технических дисциплин.
Получение высококачественных износостойких пленок на основе Ti1-xAlxN (в дальнейшем пленок Tii-xAlxN) определяется сложным сочетанием в них параметров жесткости, твердости и адгезии к подложке [1]. Высокая твердость пленок Ti1-xAlxN обусловлена, прежде всего, их структурой, фазовым и химическим составом, в частности особенно эффективным в повышении твердости и сопротивления окислению является изменение концентрации алюминия в пленке до порогового значения стехиометрического показателя x » 0,5 способствующем формированию наноструктуры в пленках. Высокое содержание Al в пленках Ti1-xAlxN (х > 0,6) приводит к заметному снижению твердости, обусловленному, прежде всего, фазовыми переходами типа: h-(TiAlN)^■с-TiN+с-AlN^■c-TiN+w-AlN, в результате которого происходит распад метастабильного c-AlN с образованием равновесной фазы с гексагональной структурой типа w-AlN [1-4]. Очевидно, что, контроль значений стехиометрического показателя x является одним из важнейших условий успеха синтеза пленок Ti1-xAlxN с высокими физико-механическими характеристиками. В условиях импульсного магнетронного распыления (ИМР) контроль химического состава пленок Ti1-xAlxN осуществляется технологическими параметрами процесса осаждения, например, наибольшее влияние на содержание Al в пленках оказывает напряжение смещения на подложке, мощность и разрядные токи на мишенях [3].
Целью настоящей работы является исследование влияния величины разрядного тока на Al мишени (IAl) на параметры структуры, состав, морфологические особенности, физико-механические свойства пленок Ti1-xAlxN.
Методика эксперимента
Осаждение пленок Ti1-xAlxN методом ИМР двух мишеней из Ti и Al осуществляли на тестовые образцы (12x12x3 мм) из инструментальной стали Х12М и конструкционной коррозионно -стойкой стали 14Х17 с Тотп = 473...503 К. Подготовка поверхности тестовых образцов (подложки) включала их ионную очистку - нагрев до температуры 493 К с последующим осаждением подслоев из Ti и TiN для увеличения адгезионной прочности пленки Ti1-xAlxN к подложке.
Рентгеноструктурный анализ пленок Ti1-xAlxN проводили на дифракто-метре ДРОН-4 в Cu Ка излучении. Микроструктуру и химический состав сформированных пленок изучали на растровом электронном микроскопе BS 300 с приставкой для микроанализа EDAX Genesis 2000. Физико-механические характеристики пленок Ti1-xAlxN определяли методом кинетического индентирования в соответствие с DIN EN ISO 14577-1 с использованием прибора Micro-combi tester c ПО. Адгезию пленок Ti1-xAlxN оценивали по величине SRC - отношение площади скола пленки вокруг отпечатка алмазного конуса Роквелла (150 кгс) к площади отпечатка в плоскости пленки (метод разработан в ХФТИ). Съемку и измерение отпечатка алмазного кону-
са Роквелла производили на универсальном металлографическом микроскопе Альтами МЕТ5 с ПО.
Результаты эксперимента и обсуждение
Увеличение 1А1 в диапазоне от ЗА до 16А приводит к уменьшению концентрации Т в пленке Т11-ХА1ХМ в ~2 раза и к увеличению концентрации А1 -в ~3 раза. С помощью рентгенофазового анализа полученных дифракто-грамм пленок Т11-ХА1ХМ (рис. 1, табл. 1) установлено изменение фазового состава и направления преимущественной кристаллографической ориентации пленок Т11-ХА1ХМ.
Осажденные в интервале 1А1 = 3.14,8 А пленки Т11-ХА1ХМ состоят из трех основных фаз: кубической Т1М (с-Т1М с решеткой типа №С1), кубической АШ (с-АШ с решеткой типа №С1) и гексагональной Т13Л12М2 (Ъ-Т13А12М2 с решеткой типа Р63тс). Минимальное значение 1А1 (ЗА) приводит к формированию однофазной пленки состава Т10,80Л10,20М с максимальной объемной долей фазы с-Т1М, направлением преимущественной кристаллографической ориентации зерен (111), максимальной степенью текстурированности пленки и максимальным размером областей когерентного рассеяния рентгеновского излучения (ОКР) 19 нм. Параметр решетки основной фазы с величиной 0,4240 нм уменьшается с ростом концентрации А1 в пленке Т11-ХА1ХМ (рис. 3), имеет минимальное отклонение от стехиометрического значения для Т1М (-0,1 %). Увеличение 1А1 до 14,8 А приводит к изменению соотношения фаз в пленке и смене основной (111)Т1М фазы пленки на (107)Т13А12М2, со снижением размера ОКР до 5 нм (рис. 3).
Таблица 1
Химический, фазовый состав, физико-механические и адгезионные свойства пленок Т11-ХЛ1^Ч
1а1, А Химический состав пленки Фазовый состав, % н, ГПа Е, ГПа 8ЯС, %
с-ТШ с-АШ '-АШ
3,0 Т10,80Л10,20К 76 2 - 22 14,1 202,5 1350
6,0 Т^ЛЬ^ 51 11 - 38 28,6 296,0 0
14,8 Т^^ЛЬ^ 10 4 - 86 40,2 305,9 0
16 ТЦ36Л10^ 6 16 21 57 32, 0 294,7 0
Уменьшение параметра решетки основной фазы (107)Т13А12М2 до значения 0,3010 нм связано с заменой атомов Т на А1 в решетке с-Т1М фазы в связи с разницей атомарных размеров А1 (0,143 нм) и Т (0,147 нм). Осаждение пленки Т11-ХА^ при максимальном значении 1А1 приводит к первичному распаду метастабильной фазы с-АШ с образованием равновесной гексагональной фазы АШ со структурой типа вюрцит ('Я'-АШ с решеткой типа 2п8). Фазовый переход с-А1Ы^'-АШ связан с повышением содержания А1 в пленке Т10,36Л10,64К до 64 ат. % [1, 3] и сопровождается небольшим ростом разме-
ра ОКР до 6 нм. Максимальная деформация решетки (-0,33 %) основной фазы наблюдается в пленке Т^А^Ы с максимальным значением микротвердости [4].
■г.
£ ЗА
14,8 А
30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85
20, град
Рис. 1. Сводные дифрактограммы (Си Ка-излучение) участков пленок Ti1_xAlxN, при различном значении 1А
Изменения в кристаллической структуре пленок Т^-ХА1ХЫ влияют на их микроструктуру, которая с увеличением 1А переходит от неравномерной крупноячеистой с размерами ячеек овальной формы 600...750 нм (3 А) и 500...600 нм (рис. 2, а) к плотной упорядоченной равномерно зернистой структуре пленки Т^-ХАХЫ с размером зерен 5.45 нм (рис. 2, в). Причинами формирования ячеистой структуры могут являться недостаточные температурные условия для формирования пленки Т^_ХАХМ Осаждение пленки, в условиях максимального значения 1А приводит к укрупнению размеров зерен до 180.250 нм.
Статистическое распределение размера высот неровностей пленок Т^-ХАХЫ было выполнено на площади 1мкм*1мкм (рис. 2, б, г). Увеличение значения 1А приводит к уменьшению среднеквадратичной шероховатости поверхности пленок Т^-ХА1ХЫ от 82 нм (рис. не показан) до 17,5 нм (рис. 3).
Результаты измерения микротвердости (Иц) и модуля упругости (Е) пленок Т^А^Ы, полученных при разных значениях 1А, приведены в таблице 1 и на рис. 3. По графику изменения Иц можно заметить, что с ростом 1А микротвердость вначале повышается, достигая максимального значения 40,2 ГПа при 1А = 14,8 А, а затем вновь понижается. Появление максимума микро-
твердости в пленке состава Ti0,52Al048N при IA = 14,8 А объясняется многократным ростом объемной доли высокодисперсной износостойкой фазы h-Ti3Al2N2, формированием плотной упорядоченной нанокристаллической структуры пленки с наименьшим размером зерен 5.45 нм [2, 4]. Соответствующее максимальной твердости 40,2 ГПа значение модуля упругости 305,9 ГПа позволяет подтвердить высокую адгезионную прочность пленки (SRC), так как пленки с низким Е характеризуются минимальными напряжениями на границе пленка / подложка и внутренними напряжениями в системе ввиду лучшего соответствия Е стальной подложки (Е = 205 ГПа) [1]. Снижение твердости пленки Ti036Al064N до 32 ГПа при дальнейшем повышении IAl до 16 А объясняется появлением гексагональной фазы w-AlN вследствие высокого содержания в ней Al [1, 2]. Низкие микротвердость и показатель адгезии пленки состава Ti0,80Al0,20N, осажденной при 3 А вызваны низкой объемной долей фазы h-Ti3Al2N2 и шероховатостью ее поверхности.
Рис. 2. Морфология и топография пленок Ti1-xAlxN, сформированных при различном 1А: а), б) 6А; в), г) 14,8 А
Установлено влияние 1А1 на состав, структуру и физико-механические свойства пленок Ti1-xAlxN. Анализ химического состава полученных пленок Т^А!^, позволил установить изменение концентрации Al в пленке Ti1-xAlxN в интервале 20 < ат. % < 64, что приводит к изменению соотношения объемных долей фаз с переходом от основной кубической фазы (ШуПМ^-(107)Т3А12^ при содержании А1 до х = 0,48 и распаду с-АШ фазы с выделением ■-АШ фазы при повышении содержания А1 до 64 ат. %.
—*— Микротвердость, Н (ГПа) —*— Модуль упругости, Е (ГПа) —*— ОКР фазы TIN (нм)
—*- ОКР фазы TI3AI2N2 (нм)
Параметр решетки TiN, aTiN (нм) * Параметр решетки Ti3AI2N2, aTi3AI2N2 (нм) —*— Шероховатость поверхности, Ra (нм)
Рис. 3. График зависимости структурных, механических
характеристик и шероховатости пленок Ti1-xAlxN от IAl * * *
Микроструктура пленки, с увеличением IAl до 14,8 А, изменяется от неравномерной крупноячеистой до упорядоченной зернистой с уменьшением шероховатости поверхности с 82 нм до 17,5 нм и размеров ОКР с 19 нм до 5 нм, что проявляется в многократном росте микротвердости и увеличении адгезионной прочности пленки Ti1-xAlxN. Дальнейшее увеличение IAl, сопровождающееся увеличением содержания Al до 64 ат. % в пленке Ti1-xAlxN, приводит к увеличению размеров ОКР и деградации микротвердости.
Оптимальным сочетанием физико-механических свойств с плотной зернистой структурой, минимальной шероховатостью поверхности, минимальным размером зерна и максимальным содержанием фазы h-Ti3Al2N2 обладает пленка Ti0,52Al0,48N, сформированная при IAl = 14,8 А.
Список литературы:
1. Musil J., Hruby H. Superhard nanocomposite Ti1-xAlxN films prepared by magnetron sputtering // Thin Solid Films. - 2000. - V 365. - P. 104-109.
2. Horling A., Hultman L., Oden M., Sjolen J., Karlsson L. Mechanical properties and machining performance of Ti1-xAlxN-coated cutting tools // Surface and Coatings Technology. - 2005. - V 191. - P. 384-392.
3. PalDey S., Deevi S.C. Single layer and multilayer wear resistant coatings of (Ti, Al)N: a review // Materials Science and Engineering. - 2003. - V 342. -P. 58-79.
4. Holubar P., Jilek M. and Sima M. Present and Possible Future Applications of Superhard Nanocomposite Coatings // Surface and Coatings Technology. -2000. - V 73, № 5. - Р. 145-151.
МОДЕЛИ ФОРМИРОВАНИЯ И ВЫБОРА РЕМОНТНЫХ БРИГАД ПО СВОЙСТВАМ РЕМОНТНЫХ СИСТЕМ
© Федоров Н.Ю.*, Сербулов Ю.С.
Воронежская государственная лесотехническая академия, г. Воронеж
В докладе рассматривается модель формирования и выбора рабочих бригад по свойствам ремонтных систем (решена задача назначения на ремонтные работы). Основу метода построения модели составляет теория нечетких множеств и введенное понятие порога разделения членов рабочих бригад по свойствам ремонтных систем. Рассмотрены три ситуации выбора и принятия решений на множестве вариантов рабочих бригад.
Существующие исследования по формированию ремонтных бригад (РБ) опираются на понятие идеальной информации и ряде предложений об однородности их свойств и реализаций, что является слишком упрощенным. Как следствие, теоретические построения оказываются неадекватными для объяснения реальных ситуаций, характеризуемым неточной информацией, нечеткими процессами принятия решений (ПР) по выбору РБ в условиях сложной ремонтной системы (РС). В результате задача ПР выбора пути решения является векторной с нечеткими оценками значений показателей качества компонентов.
Основу предлагаемого метода построения модели формирования и выбора РБ составляет теория нечетких множеств, которая оперирует нечетким представлением понятий. Хотя эта теория уже применялась для решения многих проблем, понятие разделения членов бригады по их свойствам не рассматривалось. Первоначальными попытками такого рода было, по-видимому, применение нечетких кластеров для группировки объектов по их свойствам [3].
Рассмотрим вначале предлагаемый подход к построению модели формированию для упрощенного случая (в дальнейшем полученные результаты обобщая на векторный случай), когда лица принимающие решения (ЛПР) необходимо провести разделения между двумя членами бригады d1 и d2 по свойству z с числовыми значениями z1 и z2 соответственно, т.е. предполагается, что расхождение ресурсов по свойству z - единственный решающий фактор пространственного предпочтения ЛПР на NS-мерном пространстве ресурсов и их свойств и это пространство линейно. Последнее определим тем,
* Аспирант.
