Фундаментальные основы создания металлокерамических покрытий методом электронно-лучевого испарения в форвакууме (Итоговый 2018)

Цель: создание металлокерамических покрытий методом электронно-лучевого испарения металла и керамики в условиях форвакуумного давления уровня 1 - 100 Па. Измерены зависимости мощности пучка электронов, генерируемого на основе разрядной системы с плазменным катодом в таких условиях. Осуществлена модернизация плазменного источника электронов. Создано и применено диагностическое оборудование: зонды для измерения параметров пучковой плазмы и ионно-оптическая система радиочастотного квадрупольного масс-зарядового анализатора. Получены экспериментальные результаты по нагреву, плавлению и испарению керамики. Построена физическая модель испарения алюмооксидной керамики, связывающая концентрацию пучковой плазмы и температуру мишени. Измерены скорости испарения поверхности металлов и керамик в зависимости от тока и энергии электронного пучка и скорости роста покрытий от расстояния до мишени и мощности пучка. Показано, что скорость роста керамических покрытий составляет 0,3 мкм/мин, а скорость роста металлических покрытий - 2 мкм/мин. Получены покрытия толщиной от 0,3 до 10 мкм. Исследованы элементный состав покрытия и его морфологические свойства, адгезионная стойкость и износостойкость. Показано, что микротвердость поверхности увеличивается в 4 раза, покрытия имеют низкую шероховатость и высокую коррозионную стойкость. Исследованы термобарьерные свойства покрытий. Показано, что покрытие уменьшает скорость нагрева металла в 2 раза. Проведен сравнительный анализ с существующими технологиями нанесения покрытий, на основе которого сделан вывод о перспективности разработанной технологии создания функциональных металлокерамических покрытий.