Аль-Тибби Висам Хусамович, доцент кафедры «Автоматизация производственных процессов», кандидат технических наук, доцент
РФ, 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Al-Tibbi, Wisam H. - Associate professor of the Production Automation Department, Cand.Sci. (Eng.), associate professor
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344000, RF
Минаков Валентин Степанович, профессор кафедры «Автоматизация производственных процессов», доктор технических наук, профессор
РФ, 344000, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Minakov, Valentin S. - professor of the Production Automation Department, Dr.Sci. (Eng.), professor
1, Gagarin sq., Rostov-on-Don, 344000, RF
Introduction. The effect of variable parameters of the electroacoustic sputtering (ELAS) process on the characteristics of the crystalline structure of hardening coatings is studied. The ELAS parameter values providing nanostructured cover coatings for machine parts and cutting tools are determined. Hardening through using such coatings allows achieving a significant (5-10 times) increase in the life of hardenable machine parts and various tools designed for mechanical processing. To obtain coatings with the desired properties of the surface layer, nanocrystalline materials should be selected. In this case, a certain content of the amorphous phase is permissible.
Materials and Methods. To carry out the X-ray structural analysis, the X-ray diffraction Russian-made device DRON-3M was used. The Scherrer-Wilson method was applied to determine the granularity of particle blocks from the value of the intrinsic broadening of the diffractogram peaks. The conclusions obtained in this paper are based on the method of separation of the affecting factor contributions into broadening the diffraction reflection peaks (the Warren-Averbach method).
Research Results. Depending on the process conditions and the technique for obtaining nanostructured materials, a nonuniquely interpretable change in the indices of the diffraction peaks broadening occurs, which is generally characteristic of nanocrystalline metals. One of the possible explanations for this phenomenon is the presence of a nanosized effect in the hardened layer. The occurrence of the nanocrystalline structure in the sputtered layer verifies the calculated values of the dimensions of the coherent scattering regions (CSR). The occurrence of affecting values of the misorientation angle of the crystal structure is verified by the CSR value for the investigated 110 and 220 reflexes, which is supported by a high percentage of the amorphous phase.
Discussion and Conclusions. The electroacoustic scattering method is promising for obtaining nanocrystalline structures in the surface and subsurface layers of the sprayed samples. The ELAS process variables variation leads to the parameter spread of the crystal lattice and coherent scattering areas. In this case, there is no definite trend. In the future it is expected to solve the given problem. First, experiments will be conducted to determine the optimal sputtering regimes that could stimulate the formation of nanocrystalline structures. Secondly, visual observation and evaluation of the sprayed layer structure using electron microscopy is planned.
Введение. Исследовано действие варьируемых параметров процесса электроакустического напыления (ЭЛАН) на характеристики кристаллической структуры упрочняющих покрытий. Выявлены значения указанных параметров, обеспечивающие получение наноструктурных защитных покрытий деталей машин и режущего инструмента. Упрочнение при помощи подобных покрытий позволяет достичь значительного (в 5–10 раз) повышения ресурса работы упрочняемых деталей и инструментов, предназначенных для механообработки. Для получения покрытий с заданными свойствами поверхностного слоя следует выбирать нанокристаллические материалы. При этом допустимо определенное содержание аморфной фазы.
Материалы и методы. Использован рентгеноструктурный анализ, который проводился на рентгеновском дифракционном аппарате отечественного производства «ДРОН-3М». Метод Шеррера — Вилсона применен с целью определения зернистости блоков частиц по значению физического уширения пиков дифрактограммы. Выводы по результатам работы основаны на методике разделения вкладов значащих факторов в уширение пиков дифракционных отражений (метод Уоррена — Авербаха).
Результаты исследования. В зависимости от технологических режимов и метода получения наноструктурных материалов происходит неоднозначно интерпретируемое изменение показателей уширения дифракционных пиков, что, в общем, характерно для нанокристаллических металлов. Это явление можно объяснить, в частности, наличием наноразмерного эффекта в упрочненном слое. Присутствие нанокристаллической структуры в напыленном слое напрямую подтверждается вычисленными значениями размеров областей когерентного рассеивания (ОКР). Наличие значимых величин угла разориентирования структуры кристаллов подтверждается величиной ОКР для исследованных рефлексов 110 и 220, что подкрепляется высоким процентным содержанием аморфной фазы.
Обсуждение и заключения. Метод электроакустического напыления перспективен для получения нанокристаллических структур в поверхностном и приповерхностном слоях напыленных образцов. Изменение технологических параметров ЭЛАН приводит к разбросу значений параметров кристаллической решетки и областей когерентного рассеивания. В этом случае не выявляется определенная тенденция. В дальнейшем предполагается решение данной проблемы. Во-первых, будут проведены эксперименты с целью определения оптимальных режимов напыления, способствующих образованию нанокристаллических структур. Во-вторых, планируется визуальное наблюдение и оценка структуры напыляемого слоя при помощи электронной микроскопии.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.