Регистрация / Вход
Прислать материал

Исследование покрытий Si-B-C-N нанесенных методом магнетронного распыления

ФИО: Вергунов А.В.

Направление: Нанотехнологии

Научный руководитель: к.т.н. Кирюханцев-Корнеев Ф.В.

Институт: Институт экотехнологий и инжиниринга

Кафедра: Кафедра Порошковой металлургии и функциональных покрытий

Академическая группа: РПМ-11-1

В аэрокосмической отрасли существует необходимость снижения веса летательных аппаратов. Для этого в их конструкциях (например, деталях двигательных установок и носовых конусах, обтекателях и т.д.) используются углеродные материалы, обладающие меньшим весом, и хорошей жаропрочностью. Однако внедрение УМ в реальные конструкции сопряжено с необходимостью их защиты от высокотемпературной (Т=1600–1700°С) газовой коррозии. Также защита от высокотемпературного окисления необходима и в области микроэлектроники и оптоэлектроники. Перспективным направлением является повышение эксплуатационных свойств таких материалов за счёт использования покрытий на основе карбида кремния. Целью работы являлось исследование структуры, определение механических свойств и жаростойкости покрытий в системе Si-B-C-N.

Осаждение покрытий осуществлялось с помощью магнетронного распыления мишеней Si70B25C5 и Si70B15C15, полученных методом горячего прессования. Эксперименты проводили в Ar, а также в реакционной среде Ar+15%N2. Структура, химический и фазовый состав покрытий были изучены с помощью методов рентгенофазового анализа, оптической эмиссионной спектроскопии тлеющего разряда, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии, Рамановской спектроскопии. Твердость и адгезионная прочность измерялись с помощью методов наноиндентирования и скратч-тестирования. Для оценки жаростойкости были проведены отжиги покрытий на воздухе при температурах от 1200 до 1600°С, также были проведены термоциклирование и исследование кинетики окисления.

Результаты исследования показали, что основу покрытий составляла аморфная фаза на основе Si. Покрытия демонстрировали твердость до 20 ГПа и адгезионную прочность до 30 Н. Вне зависимости от состава, покрытия обладали высокой жаростойкостью при 1200 °С благодаря защитному слою типа Si:O. Покрытия оптимального состава кратковременно сопротивлялись окислению при более высоких температурах вплоть до 1600°С.

Работа проводилась в соответствии с ГК №14.575.21.0001 тема № 334020.