close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Презентация

код для вставкиСкачать
Кафедра ВЭПТ
«Плазменные покрытия»
Лекция 11
Физические, механические и химические
свойства покрытий.
1
Рассмотрим свойства покрытий в трех взаимосвязанных
областях:
1. Физические свойства покрытий, т.е. свойства связанные
с микроструктурой покрытий и температурой, например,
термическое расширение, термоциклирование,
теплопроводность и взаимная диффузия элементов.
2. Физико-механические свойства, такие, как адгезия,
напряженное состояние покрытий, прочность и твердость.
3. Механические свойства, такие как износ и
разрушение поверхности.
2
Рост и микроструктура покрытий.
Факторы,
влияющие
покрытий:
на
образование
1) подложка;
2) температура подложки и температура самого
процесса;
3) среда, в которой происходит осаждение покрытия;
4) скорость осаждения;
5) совместимость материалов подложки и покрытия.
3
Структурные зоны покрытий
(по классификации Мовчана-Демчишина,
зона Т – модель Торнтона).
а)
б)
в)
а- зона 1, Т=(0.10.4)Тм;
б- зона Т, Т=(0.40.7)Тм;
в- зона 2, Т=(0.70.8)Тм;
г- зона 3, Т=(0.81.0)Тм.
г)
Рис. 1.
4
Таблица 1. Коэффициенты термического
расширения оксидных и нитридных покрытий.
Материал покрытия
α, 106 °C-1
А12О3
8-9
СоО
15
Сr2О3
7-7,8, 9,6
MgO
12,9-13,9
MgO - A12O3 (шпинель)
9,1
NiO
14-17,1
SiO2
3
ZrO2
8-10
ZrO2 + MgO
10-12
SiAlON
3 3,2
Si3N4
3
SiC
3,7-4,8
5
Схемы простого и многослойного
теплозащитных покрытий.
1
Поток
охладителя
3
2
Рабочая
среда
камеры
сгорания
Увеличение градиента
температуры
ТЗП
ТЗП
4
5
6
7
Рис. 2.
ТЗП
8
Подложка из
а)
б)
суперсплава
а - распределение температур, показывающее теплозащитные свойства
ТЗП; б - многослойные уплотняющие, диффузионно-барьерные и
связующие
покрытия,
чередующиеся
со
слоями
керамики
с
контролируемой пористостью для повышения стойкости к термоударам.
1 - связующее покрытие; 2 - керамический теплозащитный слой; 3 подложка из суперсплава; 4 - верхнее уплотняющее покрытие; 5 стабилизированный диоксид циркония (20% оксида иттрия); 6 -барьерное
покрытие; 7 - барьерное покрытие, препятствующее диффузии кислорода
6
(ZrSiO4 + SiAlON); 8 - связующее покрытие CoCrAlY.
Адгезия.
Плохая адгезия может быть следствием каких-либо
причин на любой из трех основных стадий процесса
нанесения покрытия:
1. Подготовка:
а) состояние подложки;
б) чистота исходных компонентов материала покрытия;
в) чистота применяемого оборудования.
2. Формирование связи между подложкой и начальным
конденсатом; рост покрытия.
3. Окончательная совместимость подложки с покрытием
в условиях воздействия рабочей среды и температуры.
7
Таблица 2. Сцепляемость металлических
пленок со стеклом.
Элемент Степень
легкости
отделения от
стекла*
Be
Al
Cr
Mg
Ni
Cu
Rh
Pd
–
–
–
–
±
±
+
+
Элемент
Степень легкости отделения от
стекла*
Ag
In
W
Pt
Au
Pb
U
±
±
–
+
+
–
–
8
Факторы, определяющие свойства покрытий:
1. Факторы, связанные с параметрами процесса
нанесения покрытия. Это температура подложки и
самого процесса, взаимодействие реагентов и
продуктов реакции, механические напряжения,
возникающие в покрытии вследствие термического и
ударного воздействия при бомбардировке ионами и
различными частицами.
2. Факторы, связанные с состоянием подложки,
покрытия и всей системы подложка/покрытие в целом.
3. Факторы, связанные с микроструктурой, среди
которых размер и ориентация зерен, границы зерен,
плотность (пористость).
9
Виды износа:
1. Адгезионный износ (заедание, схватывание) особенно
сильно может проявляться между парами со взаимной
растворимостью, даже находящимися в скользящем
контакте. Следствием такого износа может быть
микросварка (прихватывание) поверхностей.
2. Абразивный износ, который происходит при
вращательном или линейном проскальзывании, обычно при
приложении нагрузки, попадании на поверхности деталей
твердых частиц, резании, биениях.
3. Фреттинг-износ (истирание при трении)
характеризуется малой амплитудой внешней нагрузки и
(или) незначительным перемещением, вызывающим
локализованную точечную коррозию (эрозию).
4. Коррозионный износ, возникающий тогда, когда
продукты коррозии вследствие химического и
механического взаимодействия дают вклад в каждый из
упомянутых выше трех видов износа.
5. Диффузионный износ, происходящий при высоких
температурах из-за селективной диффузии и приводящий к
образованию ослабленных областей и кратеров.
10
Износ покрытия и его разрушение в первую
очередь определяются следующими факторами:
1) способом его нанесения,
2) совместимостью его с подложкой,
3) совместной реакцией покрытия и подложки на
воздействие окружающей среды.
Разрушение покрытия связано с процессом его
нанесения четырьмя параметрами:
1) состав покрытия, его зарождение и рост;
2) толщина покрытия и его однородность;
3) связь (адгезия) покрытия и подложки;
4) дефекты покрытия (такие, как поры, трещины,
отслоение) и микроструктура, сформировавшаяся в
условиях нанесения и/или термической обработки.
11
Документ
Категория
Презентации по химии
Просмотров
33
Размер файла
143 Кб
Теги
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа