Исследование свойств покрытий

Целью проекта является получение новых фундаментальных знаний о характере влияния микроструктуры многокомпонентных систем на функциональные свойства многослойных покрытий, в том числе, находящихся в метастабильном состоянии, с целью конструирования новых материалов фрикционного назначения. В ходе выполнения второго этапа проекта основное внимание было уделено анализу влияния элементного состава и микроструктуры получаемых покрытий системы Ti-Al-Ta-Si-N на их физико-механические свойства. В частности, были определены химический состав и микроструктура, обеспечивающие оптимальную комбинацию трещиностойкости и адгезионной прочности покрытий в условиях одноосного растяжения. Методами сканирующей электронной микроскопии и энергодисперсионной спектроскопии проанализировано влияние элементного состава и микроструктуры на трибологические характеристики покрытий и механизмы их изнашивания. Исследована термическая стабильность и стойкость к окислению покрытий Ti-Al-Ta-Si-N. На основе численных методов проведена оценка оптимальных положений атомов Si и расчет их энергии связи на экспериментально наблюдаемых гетерогенных Ti1-x-yAlxTаyN(001) и гомогенных поверхностях Ti1-x-yAlxTаyN(111) для различных значений атомных концентраций Al и Ta. Первопринципными методами вычислены распределения электронной плотности и переноса заряда по Бадеру, плотности электронных состояний и заселенности кристаллических орбиталей Гамильтониана на поверхностях (001) и (111) системы Ti1-x-y-zAlxTаySizN. Построена верифицированная молекулярно-динамическая модель многокомпонентного покрытия с использованием суперпозиции имеющихся в литературе и рассчитанных из первых принципов межатомных потенциалов. Полученные результаты создают необходимые предпосылки для успешной реализации всего проекта и достижения поставленных в нем задач. Высокий научный потенциал и практическая значимость ожидаемых результатов будет способствовать формированию и развитию ключевых компетенций отечественной науки в области разработки новых материалов фрикционного назначения.