Закономерности формирования структуры, внутренних напряжений и морфологии поверхности наноразмерных углеродных покрытий, осаждаемых импульсным вакуумно-дуговым методом

• Автор: Поплавский, Александр Иосифович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Белгород
• Количество страниц: 132 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава 1. Алмазоподобные углеродные покрытия, методы получения, структура, внутренние напряжения и морфология поверхности

1.1. Углерод и его формы. Алмазоподобные углеродные покрытия, структура и свойства

1.2. Анализ существующих PVD методов синтеза алмазоподобных углеродных покрытий

1.3. Внутренние напряжения в углеродных покрытиях

1.4. Методы измерения внутренних напряжений в покрытиях

1.5. Модели формирования алмазоподобных углеродных покрытий, объясняющие возникновение внутренних напряжений

1.6. Способы снижения внутренних напряжений

1.7. Морфология поверхности алмазоподобных углеродных покрытий Выводы к главе

Глава 2. Методика эксперимента, оборудование и материалы

2.1. Получение образцов наноразмерных углеродных покрытий
2.2. Исследование структуры углеродных покрытий
2.3. Определение величины внутренних напряжений в углеродных покрытиях
2.4. Исследование морфологии поверхности углеродных покрытий
Глава 3. Закономерности формирования структуры, внутренних напряжений и морфологии поверхности углеродных покрытий
3.1. Результаты исследований структуры наноразмерных углеродных покрытий

3.2. Зависимости величины внутренних напряжений в наноразмерных углеродных покрытиях от условий формирования
3.3. Зависимости морфологии поверхности наноразмерных углеродных покрытий от условий формирования
3.4. Влияние последующего отжига на величину внутренних напряжений в наноразмерных углеродных покрытиях
Выводы к главе 3
Глава 4. Феноменологическая модель возникновения внутренних
напряжений в углеродных покрытиях, учитывающая глубину
залегания радиационных дефектов. Роль внутренних напряжений
сжатия в процессе структурообразования
4.1. Феноменологическая модель возникновения внутренних напряжений в углеродных покрытиях, учитывающая глубину залегания радиационных дефектов
4.2. Роль внутренних напряжений сжатия в процессе структурообразования
Выводы к главе 4
Заключение 1 ]
Список использованной литературы

Введение
Актуальность темы. Создание наноразмерных покрытий (пленок) функционального назначения на изделиях, деталях и инструменте, применяемых в таких отраслях как металлообработка, аэрокосмическая промышленность, медицина, микромеханика и т.д. является важной и перспективной задачей, позволяющей существенно повысить их эксплутационные характеристики. Большой- интерес в этом плане представляют алмазоподобные углеродные пленки (АПУ), известные во всем мире как DLC (diamond-like carbon), благодаря своим уникальным механическим и физикохимическим свойствам, близким к свойствам природного алмаза.
Импульсный вакуумно-дуговой метод получения АПУ покрытий обладает рядом преимуществ перед непрерывными методами получения таких покрытий: более высокая' плотность плазмы; возможность управления
температурным режимом подложки путем изменения длительности импульсов и частоты их следования; обеспечение необходимой толщины покрытия путем задания определенного количества импульсов, что особенно важно при формировании наноразмерных покрытий; сплошность покрытия при минимальной толщине.
Свойства и эксплуатационные характеристики наноразмерных АПУ покрытий, получаемых осаждением ускоренных частиц углерода на холодной подложке, определяются их структурой, а также, в значительной степени, величиной внутренних напряжений и морфологией поверхности. Исследование структуры углеродных покрытий необходимо для их характеризации и имеет большие сложности с учетом их неупорядоченной структуры. Высокие значения внутренних напряжений сжатия, достигающих 10 ГПа и больше, с одной стороны, могут приводить к деформации подложки или процессам отслаивания пленки, что в значительной степени ограничивает область их применения в микромеханике и нанотехнологии, а с другой стороны, играют

При двухосном симметричном напряженном состоянии напряжения в пленке вычисляются по формуле:
а~6 (1-1/) Л/»’ (1А-2)
где к - коэффициент Пуассона подложки.
Согласно работе [108], формулы (1.4.1) и (1.4.2) применимы, когда

отношение толщины покрытия и подложки т = — < 0.1. В случае других

соотношений толщины покрытия и подложки авторы работ [108,109], независимо друг от друга, предложили использовать поправочный коэффициент:
К = ( + птг)/(1 + т), (1-4.3)

где «

Л 1 -к
, ч1-^/
; Ес,Е5— модуль упругости покрытия и подложки; —
коэффициент Пуассона покрытия и подложки соответственно.
В качестве подложки обычно используют тонкий гибкий образец в виде стержня прямоугольного сечения, длина которого в 3-5 раз больше ширины, так называемый метод изгибания стержня [105,110].
Точность измерения радиуса кривизны зависит от способа индикации величины деформации образца. Ниже приведены основные способы измерения прогиба:
а) оптическая микроскопия;
б) по отклонению лазерного луча;
в) лазерная интерферометрия;
г) емкостное измерение отклонения;
д) по изменению индуктивности;
е) с помощью профилометра.
2) Метод колебательного резонанса