Видання, зареєтровані у фондах бібліотеки
Permanent URI for this communityhttps://devessuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/56
Browse
12 results
Search Results
Item Процеси теплоперенесення та напружено-деформаційні поля у багатошарових наноструктурних системах(Сумський державний університет, 2025) Білоус, Дмитро Олександрович; Bilous, Dmytro OleksandrovychВ дисертаційній роботі розглядаються питання дослідження інтенсивності та динаміки процесів поширення теплового поля, вивчення еволюції та кінетики напружено-деформованого стану багатошарових наноструктурних покриттів ріжучих інструментів. В рамках поставлених задач комплексного дослідження процесів теплоперенесення, формування деформаційно-напружених полів, що виникають в ріжучому інструменті із нанесеним багатошаровим покриттям, були застосовані наступні методи: аналіз літературних джерел; метод скінченних елементів в дослідженні температурного поля; метод змінних напрямів (поздовжньо-поперечна схема); метод фазового простору в дослідженні термодеформаційних, термонапружених та напружено-деформаційних полів, графоаналітичний метод. У вступі обґрунтовано актуальність обраної теми дисертаційної роботи, висвітлено мету, вказано об’єкт, предмет та сформульовані завдання дослідження, узагальнено наукову новизну та практичну цінність отриманих результатів, перераховано кількісні показники виконаної роботи – перелік публікацій, із зазначенням особистого внеску автора, та відомостей про наукові публікації, в яких представлено апробацію результатів дослідження. Перший розділ «Термофізичний вплив багатошарового покриття на тепловий та напружено-деформаційний стан різальної пластини (літературний огляд)» присвячений аналізу інформації щодо досліджень, які проведені науковцями в рамках вказаного напрямку дисертаційної роботи. Розглядалось моделювання теплових та деформаційно-напружених процесів у різальній пластині із нанесеним багатошаровим покриттям під час дії теплового та механічного навантаження. Проведений аналіз методів та результатів дослідження поширення теплового потоку, особливостей формування деформаційно-напружених полів, впливу складу багатошарової структури на термозахисні функції покриття. Подані результати аналізу переваг та недоліків методів та моделей відповідних досліджень. Зроблені висновки щодо ефективності застосування вибраних методів дослідження. Встановлено, що моделювання та дослідження таких процесів неможливо провести ідеально через дуже складні механічні, термодинамічні та трибологічні взаємодії, що існують в деформаційних зонах із термонавантаженням. Другий розділ «Методика проведення досліджень та формування математичних моделей» присвячений методам, що використані для моделювання та дослідження процесів поширення теплового поля, графоаналітичному представленню деформаційно-напружених полів. Математичне моделювання теплових процесів в досліджуваному об’єкті базувалось на застосуванні рівняння теплопровідності у двохвимірному просторі із сформованими граничними умовами. Метод скінченних елементів та метод змінних напрямів (поздовжньо-поперечна схема) дозволив встановити значення температури у відповідних точках температурного поля ріжучої пластини. Графоаналітичний результат представлений для пластини без покриття, з одношаровими покриттями TiAlN та TiN, двошаровими TiСN/α-Al2O3, TiAlN/α-Al2O3 та ТіN/α-Al2O3/42CrMo4, та тришаровим покриттям TiCN/α-Al2O3/TiN. Для дослідження напружено-деформованого стану покриття був використаний високоінформативний графоаналітичний метод – метод фазового простору. Він був застосований для вивчення еволюції та кінетики напружено-деформаційних процесів, які відбуваються в багатошаровому покритті. Представлені основні теоретичні положення цього метода. Сформовані співвідношення, що дозволяють адекватно описати напружено-деформований стан системи. Третій розділ дисертаційної роботи «Процес поширення теплового поля в пластині із нанесеним покриттям» представляє результати дослідження температурного поля пластини із TiAlN та TiN, двошаровими TiСN/α-Al2O3, TiAlN/α-Al2O3 та ТіN/α-Al2O3/42CrMo4, та тришаровим покриттям TiCN/α-Al2O3/TiN. Аналіз результатів показав термозахисні функції покриттів, що пов’язано із зниженням інтенсивності теплового потоку при віддаленні від поверхні пластини за рахунок зміни трибологічних характеристик в нанесених покриттях. Результати показують, що при віддалені від поверхні структури на глибину, яка відповідає товщині першого нанесеного шару покриття, температура знижується на 36%. В той же час, при віддаленні від поверхні на аналогічну глибину, яка відповідає вже товщині двошарового покриття, температурний вплив зменшується на 60%. Порівнюючи структури із нанесеним покриттям, можна зробити висновок про те, що найбільша зона високої температури, яка близька до поверхні, отримується для TiCN/α-Al2O3, оскільки TiCN виявляє найвище значення теплопровідності серед досліджуваних покриттів. TiAlN і двошаровий TiAlN/α-Al2O3 дають найнижчі розрахункові температури в різальній пластині з покриттям і не відрізняються суттєво в розрахованих температурних полях. Обидва покривні матеріали характеризуються однаковими значеннями теплопровідності. Встановлено, що температура в цілому знижується у напряму до внутрішньої частини різальної пластини. Температура контактної поверхні є найвищою для підкладки, яка покрита TiAlN / α-Al2O3, тоді як найнижча – для різальної пластини без покриття, з різницею майже 100 К. У другому ряду елементів значно падає температура для всіх трьох підкладок з покриттям. Температура знижується через два ряди елементів (тобто 7 мкм) на > 150 К для TiAlN та TiAlN / α-Al2O3, тоді як для покриття TiCN / α-Al2O3 вона знижується на 80 К. Температура в матеріалі підкладки на глибині 7 мкм знижується на 30 К. Порівняння результатів показало, що розраховані температури в зоні контакту є найнижчими для підкладки без покриття. Встановлено, що температурне поле має більшу глибину поширення вглиб від поверхні для об’єктів без покриття, ніж для об’єктів з покриттями. Зроблено висновок про те, що наявність покриття на різальній пластині зменшує частину теплоти, яка передається вглиб матеріалу. З’являється можливість зменшення теплового навантаження на пластину за допомогою багатошарового покриття, яке буде містити шар з низькою теплопровідністю, наприклад, як Al2O3. Але, наявність шару з низькою теплопровідністю не суттєво впливає на теплове навантаження пластини при безперервному впливі теплового потоку. За результатами дослідження напружено-теплових процесів представлено фазові портрети для поверхні без покриття та поверхні із покриттям. У докритичній області, де Te ≤ Tc, це дало стійкий вузол в рамках методу фазової площини. Стійкий фокус характерний для пластин без покриття і з одношаровим покриттям. Пластини з двошаровим або тришаровим покриттям характеризуються збільшенням густини матеріалу та зменшенням теплового потоку від тертя в зоні впливу. Збільшення густини дислокацій у поверхневому покритті призводить до помітного ефекту релаксації напружень. Результати свідчать про те, що зростання параметра τ = τT/τε призводить до закручування траєкторій навколо особливої точки. Порівняльний аналіз фазових портретів різальних пластин без покриття, з одношаровим та багатошаровими покриттями показав взаємозв’язок між підвищенням температури джерела тепла та полем деформацій. В розділі показано, що для структури без покриття та з одношаровим покриттям спостерігається відносно повільна зміна температури та швидка зміна напружень. Зростання густини дислокацій у поверхневому двошаровому або тришаровому покритті приводить до відчутного впливу релаксації напруження. В четвертому розділі роботи «Деформаційно-напружений стан багатошарових систем» представлені дослідження напружено-деформаційних полів методом фазового простору. Сформовані фазові портрети, які показали, що у відповідній системі напруження та деформація набувають сталої величини, а відповідні фазові траєкторії системи описують зміну напружено-деформованого стану досліджуваних об’єктів навколо стаціонарної точки – вузла системи. Підвищення температури до показників пластичної деформації в багатошаровій системі покриття формує фазовий портрет, що відноситься до стаціонарного тертя ковзання. При дослідженні стаціонарного значення напружень і деформації встановлена зміна пластичних характеристик покриття із часом при реалізації різних переривчастих етапів температурного та механічного впливу. Дослідження кінетики системи, аналіз еволюції деформації і швидкості її зміни показали, що швидкість зміни деформації залежить від характеристик механічного впливу на покриття, відповідних характеристик напруження та деформації. Наявність двох ділянок (пружної та пластичної деформації) на відповідному фазовому портреті деформаційно-напруженого стану системи встановлює характеристики переходу системи від одного стану до іншого і дозволяє передбачити відповідні деформаційні процеси у покритті. У фазовому портреті напружено-деформованого стану системи показано варіювання впливом напруження в ріжучій пластині на деформаційні показники. Встановлено, що при повільній зміні напруження деформація структури зменшується дуже швидко для початкових значень. В іншому стані системи, верхня область фазового портрета демонструє конфігураційну точку, яка спочатку рухається по пластичній ділянці, а далі, із ростом значень напруження, спостерігається її рух по пружній траєкторії залежності. Вона показує умови переходу від пружних до пластичних деформацій в багатошаровій системі покриття різальної пластини. Кінетику зміни деформаційних характеристик системи вивчено шляхом відслідковування еволюції деформацій і дослідження швидкості їх зміни. Подано фазовий портрет, сформований при умові, що температура поверхонь тертя ріжучої пластини (контактних поверхонь) нижче критичної Тс. Фазові траєкторії системи показують, що відбувається переривчастий характер термічного впливу на відповідну структуру покриття під час проведення операції різання.Item Мультишарові захисні покриття з покращеними фізико-механічними властивостями на основі нітридів високоентропійних сплавів(Сумський державний університет, 2022) Рогоз, Владислав Миколайович; Rohoz, Vladyslav Mykolaiovych; Буранич, Володимир Володимирович; Buranych, Volodymyr Volodymyrovych; Максакова, Ольга Василівна; Maksakova, Olga Vasylivna; Смирнова, Катерина Василівна; Smyrnova, Kateryna Vasylivna; Гудзь, В.Д.; Мойсеєнко, А.І.; Андрієнко, Л.О.Об’єкт дослідження – Фазовий та елементний склад, мікроструктура, теплові та механічні властивості багатошарових покриттів на основі нітридів високоентропійних сплавів. Мета роботи – Встановлення взаємозв’язку між елементним, фазовим і напружено-деформованим станом та термічною стабільністю, механічними і трибологічними властивостями наноструктурних захисних мультишарових покриттів на основі нітридів високоентропійних сплавів, та впливу на них технологічних параметрів осадження, а саме тиску робочого газу та потенціалу зсуву підкладки. Дослідження включають в себе широкий набір теоретичних (першопринципне моделювання, фазові діаграми, та алгоритми машинного навчання) та експериментальних (катодно-дугове осадження з парової фази для отримання нітридних покриттів, растрова електронна мікроскопія, просвічуюча електронна мікроскопія, рентгенівська дифракція, рентгенівська фотоелектронна спектроскопія, вимірювання тверості за Вікерсом та за допомогою наноіндентування, а також триботести за схемою «кулька на диску» для визначення коефіцієнту тертя і зносостійкості) методів. Основним результатом, є те, що було проведено комплексне експериментальне та теоретичне дослідження мікроструктури, фазового складу та трибомеханічних властивостей одно- та багатошарових нітридних покриттів на базі високоентропійних сплавів, що дозволило встановити кореляційні залежності. Наукова новизна результатів полягає у тому, що було вперше досліджено нітридні покриття на основі високоентропійних сплавів при експериментах на радіаційну та механічну стійкість. Було вперше вивчена структура та властивості покриттів нітридів високоентропійних сплавів на базі Ti, V, Cr, Zr, Nb, Mo, Ta, Hf, W за допомогою комп’ютерного моделювання та подальшого експерименту. Одержана у роботі методика отримання високоентропійних нітридних покриттів на основі тугоплавких металів з однорідною структурою та покращеними фізико-механічними властивостями може бути використана у подальших прикладних дослідженнях для продовження терміну служби металевих інструментів, що експлуатуються в умовах високих температур, швидкостей та навантажень, а також для високошвидкісного фрезерування.Item Імплантація іонів низьких та високих енергій у багатокомпонентні та багатошарові покриття: мікроструктура та властивості(Сумський державний університет, 2020) Погребняк, Олександр Дмитрович; Погребняк, Александр Дмитриевич; Pohrebniak, Oleksandr Dmytrovych; Бондар, Олександр В`ячеславович; Бондарь, Александр Вячеславович; Bondar, Oleksandr Viacheslavovych; Гончаров, Олександр Андрійович; Гончаров, Александр Андреевич; Honcharov, Oleksandr Andriiovych; Максакова, Ольга Василівна; Максакова, Ольга Васильевна; Maksakova, Olga Vasylivna; Кравченко, Ярослав Олегович; Кравченко, Ярослав Олегович; Kravchenko, Yaroslav Olehovych; Мельніков, Р.О.Об’єкт дослідження – фізико-хімічні процеси утворення радіаційних дефектів у покриттях, процеси радіаційно-пришвидшеної дифузії, процеси фазоутворення, формування внутрішніх напружень та фізико-механічних властивостей у наноструктурних багатошарових покриттях на основі нітридів перехідних металів. Мета роботи – встановлення закономірностей впливу умов осадження та дози і енергії імплантованих іонів на структурно-фазовий стан та фізико-механічні властивості багатошарових наноструктурних покриттів на основі нітридів перехідних металів.Item Багатошарові і багатокомпонентні покриття з адаптивною поведінкою в умовах зносу та тертя(Сумський державний університет, 2020) Мусіл, Ііндріх; Мусил, Ииндрих; Musil, Iindrikh; Багдасарян, Артем Анатолійович; Багдасарян, Артем Анатольевич; Bahdasarian, Artem Anatoliiovych; Ілляшенко, Максим Вікторович; Ильяшенко, Максим Викторович; Illiashenko, Maksym Viktorovych; Погребняк, Олександр Дмитрович; Погребняк, Александр Дмитриевич; Pohrebniak, Oleksandr Dmytrovych; Смирнова, Катерина Василівна; Смирнова, Екатерина Васильевна; Smyrnova, Kateryna Vasylivna; Бондар, В.О.; Литвиненко, Ярина Миколаївна; Литвиненко, Ярина Николаевна; Lytvynenko, Yaryna Mykolaivna; Максакова, Ольга Василівна; Максакова, Ольга Васильевна; Maksakova, Olga Vasylivna; Рогоз, Владислав Миколайович; Рогоз, Владислав Николаевич; Rohoz, Vladyslav Mykolaiovych; Буранич, Володимир Володимирович; Буранич, Владимир Владимирович; Buranych, Volodymyr VolodymyrovychПредмет дослідження – структурні та фізико-механічні властивості, елементний і фазовий склад, механізми формування осаджених багатошарових покриттів на основі нітридів Ta, Ti, Zr, Hf, Nb, Mo, W, Si, Al. Мета роботи – встановлення взаємозв’язку між елементним і фазовим станами та термічною стабільністю, механічними і трибологічними властивостями наноструктурних захисних мультишарових покриттів, та впливу на них технологічних параметрів осадження, а саме тиску робочого газу та потенціалу зсуву підкладки.Item Структура та фізико-механічні властивості композитних покриттів на основі ZrN/CrN(Сумський державний університет, 2021) Максакова, Ольга Василівна; Максакова, Ольга Васильевна; Maksakova, Olga VasylivnaДисертаційна робота присвячена встановленню взаємозв’язку структури, хімічного складу та напруженого стану з термодинамічними і механічними властивостями композитних покриттів на основі ZrN/CrN. Електронографічні дослідження експериментальних покриттів свідчать про формування двофазного стану, який відповідає ГЦК-ZrN та дуплету ГЩП- Cr2N + ГЦК-CrN. З’ясовано, що основними дефектами кристалічної будови покриттів є повні та часткові дислокації і дефекти пакування. Уперше проведене дослідження впливу процесу високотемпературного відпалу на структурно- фазовий стан покриттів ZrN/CrN показало, що в залежності від потенціалу зміщення на підкладці у композитах можливі два види теплових реакцій: екзо- та ендотермічна. Досліджувані покриття у вихідному стані перебувають під напруженнями розтягнення та стискання, величина яких залежить від концентрації азоту в покритті та середнього розміру зерна. Багатошарові покриття ZrN/CrN характеризуються високими механічними властивостями, зокрема, нанотвердістю до 26,8 ГПа, модулем пружності до 315 ГПа, пружним відновленням до 0,31 та індексом в’язкопластичності до 0,085. Введення металевих шарів (Cr/Zr) сприяє підвищенню механічних властивостей покриттів: твердості до 34 ГПа, модуля пружності до 330 ГПа.Item Структура та фізико-механічні властивості композитних покриттів на основі ZrN/CrN(Сумський державний університет, 2021) Максакова, Ольга Василівна; Максакова, Ольга Васильевна; Maksakova, Olga VasylivnaДисертаційна робота присвячена встановленню взаємозв’язку структури, хімічного складу та напруженого стану з термодинамічними і механічними властивостями композитних покриттів на основі ZrN/CrN. Електронографічні дослідження експериментальних покриттів свідчать про формування двофазного стану, який відповідає ГЦК-ZrN та дуплету ГЩП- Cr2N + ГЦК-CrN. З’ясовано, що основними дефектами кристалічної будови покриттів є повні та часткові дислокації і дефекти пакування. Уперше проведене дослідження впливу процесу високотемпературного відпалу на структурно- фазовий стан покриттів ZrN/CrN показало, що в залежності від потенціалу зміщення на підкладці у композитах можливі два види теплових реакцій: екзо- та ендотермічна. Досліджувані покриття у вихідному стані перебувають під напруженнями розтягнення та стискання, величина яких залежить від концентрації азоту в покритті та середнього розміру зерна. Багатошарові покриття ZrN/CrN характеризуються високими механічними властивостями, зокрема, нанотвердістю до 26,8 ГПа, модулем пружності до 315 ГПа, пружним відновленням до 0,31 та індексом в’язкопластичності до 0,085. Введення металевих шарів (Cr/Zr) сприяє підвищенню механічних властивостей покриттів: твердості до 34 ГПа, модуля пружності до 330 ГПа.Item Імплантація іонів низьких та високих енергій у багатокомпонентні та багатошарові покриття: мікроструктура та властивості(Сумський державний університет, 2019) Погребняк, Олександр Дмитрович; Погребняк, Александр Дмитриевич; Pohrebniak, Oleksandr Dmytrovych; Бондар, Олександр В`ячеславович; Бондарь, Александр Вячеславович; Bondar, Oleksandr Viacheslavovych; Рогоз, Владислав Миколайович; Рогоз, Владислав Николаевич; Rohoz, Vladyslav Mykolaiovych; Смирнова, Катерина Василівна; Смирнова, Екатерина Васильевна; Smyrnova, Kateryna Vasylivna; Лісовенко, Маргарита Олександрівна; Лисовенко, Маргарита Александровна; Lisovenko, Marharyta Oleksandrivna; Максакова, Ольга Василівна; Максакова, Ольга Васильевна; Maksakova, Olga Vasylivna; Погорєлий, М.А.; Черненко, В.В.; Білоус, Д.О.Мета дослідження: встановлення закономірностей впливу умов осадження та дози і енергії імплантованих іонів на структурно-фазовий стан та фізикомеханічні властивості багатошарових та багатоелементних наноструктурних покриттів на основі нітридів або карбонітридів тугоплавких та перехідних металів. Предмет дослідження: структура та комплекс фізико-механічних властивостей багатокомпонентних та багатошарових наноструктурних покриттів на основі нітридів або карбонітридів перехідних та тугоплавких металів при імплантації іонами Au- різних доз та енергій.Item Багатошарові і багатокомпонентні покриття з адаптивною поведінкою в умовах зносу та тертя(Сумський державний університет, 2019) Мусіл, Ііндріх; Мусил, Ииндрих; Musil, Iindrikh; Багдасарян, Артем Анатолійович; Багдасарян, Артем Анатольевич; Bahdasarian, Artem Anatoliiovych; Литвиненко, Ярина Миколаївна; Литвиненко, Ярина Николаевна; Lytvynenko, Yaryna Mykolaivna; Погребняк, Олександр Дмитрович; Погребняк, Александр Дмитриевич; Pohrebniak, Oleksandr Dmytrovych; Максакова, Ольга Василівна; Максакова, Ольга Васильевна; Maksakova, Olga Vasylivna; Бондар, Олександр В`ячеславович; Бондарь, Александр Вячеславович; Bondar, Oleksandr Viacheslavovych; Рогоз, Владислав Миколайович; Рогоз, Владислав Николаевич; Rohoz, Vladyslav Mykolaiovych; Буранич, Володимир Володимирович; Буранич, Владимир Владимирович; Buranych, Volodymyr VolodymyrovychПредмет дослідження – структурні та фізико-механічні властивості, елементний і фазовий склад, механізми формування осаджених багатошарових покриттів на основі нітридів Zr та Cr. Мета роботи – встановлення взаємозв’язку між елементним і фазовим станами та термічною стабільністю, механічними властивостями захисних багатошарових покриттів, та впливу на них технологічних параметрів осадження.Item Розробка перспективних наноструктурних багатошарових покриттів з покращеними фізико-механічними та трибологічними властивостями(Сумський державний університет, 2018) Бондар, Олександр В`ячеславович; Бондарь, Александр Вячеславович; Bondar, Oleksandr Viacheslavovych; Шипиленко, Андрій Павлович; Шипиленко, Андрей Павлович; Shypylenko, Andrii Pavlovych; Рогоз, Владислав Миколайович; Рогоз, Владислав Николаевич; Rohoz, Vladyslav Mykolaiovych; Кравченко, Ярослав Олегович; Кравченко, Ярослав Олегович; Kravchenko, Yaroslav Olehovych; Смирнова, Катерина Василівна; Смирнова, Екатерина Васильевна; Smyrnova, Kateryna Vasylivna; Лісовенко, Маргарита Олександрівна; Лисовенко, Маргарита Александровна; Lisovenko, Marharyta Oleksandrivna; Якущенко, І.В.; Біловол, К.О.; Юрченко, Д.Ю.; Шахова, І.М.Завданням проекту є дослідження впливу параметрів осадження, товщини та складу бішарів на властивості покриттів, а також розробка технологічних рекомендацій до практичного застосування даних покриттів. Звіт складається з п’ятьох розділів. У перших двох розділах розглянуто основні аспекти отримання та дослідження багатошарових наноструктурних покриттів. У розділах 3 – 5 представлені результати досліджень багатошарових покриттів CrN/MoN, TiN/ZrN та TiN/SiC відповідно.Item Розробка перспективних наноструктурних багатошарових покриттів з покращеними фізико-механічними та трибологічними властивостями(Сумський державний університет, 2017) Бондар, Олександр В`ячеславович; Бондарь, Александр Вячеславович; Bondar, Oleksandr Viacheslavovych; Рогоз, Владислав Миколайович; Рогоз, Владислав Николаевич; Rohoz, Vladyslav Mykolaiovych; Шипиленко, Андрій Павлович; Шипиленко, Андрей Павлович; Shypylenko, Andrii Pavlovych; Лісовенко, Маргарита Олександрівна; Лисовенко, Маргарита Александровна; Lisovenko, Marharyta Oleksandrivna; Біловол, К.О.; Юрченко, Д.Ю.; Шахова, І.М.Мета дослідження полягає в розробці технологій отримання перспективних наноструктурних багатошарових покриттів з покращеними трибологічними та фізико-механічними властивостями, а також встановлення основних закономірностей, створення моделей та розвиток фізичних уявлень про процеси, що обумовлюють формування складу, структури, функціональних властивостей багатошарових наноструктурних покриттів. Завданням проекту є дослідження впливу параметрів осадження, товщини та складу бішарів на властивості покриттів, а також розробка технологічних рекомендацій до практичного застосування даних покриттів.