Анотація до роботи:

Романов М.С. Комбінована плазмово-іонна обробка з використанням ефекту локального підвищення густини струму магнетронним розрядом для отримання рівнотовщинних покриттів. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.03.07 – процеси фізико-технічної обробки. Національний аерокосмічний університет ім. М.Є. Жуковського “Харківський авіаційний інститут” – м. Харків, 2008.

Дисертація присвячена розробці нового методу утворення плазмово-іонного зносостійкого покриття на поверхні ріжучого інструменту. В основі методу полягає ідея створення додаткового джерела потоку іонів та плазми за рахунок застосування системи схрещених електричного та магнітного полів біля підкладки, на яку осаджується покриття. Така система дозволяє не тільки ефективно керувати тепловим режимом утворення покриття та продуктивністю процесу осадження, але й допомагає вирішити проблему осадження покриттів з однаковою товщиною на достатньо великих підкладках (до 30 см).

Під час розробки методу створено моделі формування якісного покриття в залежності від параметрів його утворення, створення та управління потоками плазми в системі схрещених полів. Експеримент, що проведений на основі результатів розрахунку моделей, дозволив підібрати раціональні режими формування якісного покриття.

Технологічний процес осадження зносостійкого покриття нітриду титану, розроблений на основі випробувань на знос, дозволив підвищити стійкість багатогранних твердосплавних пластин ВК8 у 2,8 рази в порівнянні з пластинами без покриття при чорновій токарній обробці високоміцного чавуну.

Відповідно до поставленої мети і задач в дисертації отримано такі результати.

1. За рахунок розробленої моделі з’явилася можливість прогнозувати мікротвердість та адгезію покриттів в залежності від температури підкладки та винайти раціональні температури нанесення покриттів;

2. Модель розрахунку додаткового джерела іонізації дозволяє прогнозувати температуру підкладки під час нанесення покриттів, а також параметри та склад плазми біля підкладки;

3. Експериментальні дослідження довели можливість керувати потоками плазми з різних джерел за допомогою керування системою схрещених електричних та магнітних полів;

4. На основі проведених досліджень розроблено технологічний процес. Доведено, що використання сканування магнітним полем вздовж підкладки з деталями дозволяє вирівнювати просторову неоднорідність густини іонного струму. Використання схрещених електричного та магнітного полів дає змогу керувати параметрами потоку плазми біля підкладки, для створення покриттів із заданими фізико-механічними властивостями, а також керувати температурою покриття під час росту (вперше);

5. Результати дослідження дозволяють запропонувати та реалізувати комбіновану схему нанесення рівнотовщинного покриття із заданими властивостями, завдяки застосуванню двох джерел іонів (дугового та магнетронного), а також скануванню магнітним полем вздовж підкладки;

6. На основі досліджень рекомендовані раціональні режими різання для операції чорнової токарної обробки високоміцного чавуна, які забезпечують максимальний об’єм знімаємого матеріалу за термін стійкості ріжучого інструменту;

7. За рахунок розробленої технології підвищена ефективність використання покриттів TiN на багатогранних твердосплавних пластинах із сплаву ВК8 для операції чорнової токарної обробки високоміцного чавуну. Ця технологія дозволяє підвищити стійкість ріжучого інструменту в 2,8 рази порівняно з пластинами без покриття та на 30% порівняно з пластинами обробленими за стандартною технологією конденсації в умовах іонного бомбардування;

8. Запропонована технологія дозволяє використовувати магнетронне джерело на етапі іонної очистки, що дозволяє економити матеріал катоду;

9. Запропонована технологія дозволяє розширити можливості керування процесом нанесення покриттів, без суттєвої зміни конструкції обладнання та отримати значний економічний ефект.

Публікації автора:

1. Эффективность покрытия TiN на резцах со сменными твердосплавными пластинами при черновой обработке высокопрочных чугунов на токарных станках с ЧПУ (метод КИБ)./М.С. Романов, Г.В. Горбенко, О.О. Баранов, А.А. Бучака. // Вісті Академії інженерних наук України. – Київ,2006. – вип.3(30). – С. 126-131.

2. Осаждение покрытия TIN в скрещенных EB полях с вакуумно-дуговым источником плазмы./М.С. Романов, О.О. Баранов, А.А. Бучака.//Вісті Академії інженерних наук України. – Київ, 2006. – вип. 3 (26). – С. 198-205.

3. Перспективы и реальность применения стационарного ВЧ-разряда для формирования покрытий, наносимых методом КИБ. / Костюк Г.И., Волошко А.Ю., Гулый С.В., Левченко И.Г., Романов М.С.//«Авиационно-космическая техника и технология». Труды Государственного аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского «ХАИ».– Харьков, 2001.– №.24.–С. 282– 293.

4. Автоматизированная система снятия зондовых характеристик на базе микроконтроллера семейства AVR. / М.Ю. Коробов, М.С. Романов. //Вісті Академії інженерних наук України. – Київ, 2004. – вип. 4 (24). – С. 51-54.

5. Non-linear effects in film formation. /G. Kostyuk, I. Levchenko, M. Romanov, A. Voloshenko. // «Авиационно-космическая техника и технология». Труды Государственного аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Харьков, 2002. – вып.33. – С. 317-321.

6. Faceted coatings. / M. Romanov, I. Levchenko. // «Авиационно-космическая техника и технология». Труды Государственного аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Харьков, 2002. – вып.32. – С. 180-182.

7. Movement of unipolar arcs in magnetic field. / I. Levchenko, M. Romanov, A. Voloshko, S. Gulyi. //Вісті Академії інженерних наук України. – Київ, 2005. – вип. 3 (26). – С. 185-188.

8. Униполярные дуги в плазме высокочастотного разряда. / Костюк Г.И., Волошко А.Ю., Гулый С.В., Левченко И.Г., Романов М.С.//Вісті Академії інженерних наук України. – Київ, 2005. – вип. 3 (26). – С. 189-197.

9. Ion current instability in a crossed field system for plasma immersion treatment. /M. Romanov, I. Levchenko, K. Mustafin, and M. Korobov. // «Авиационно-космическая техника и технология». Труды Государственного аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». – Харьков, 2003. – вып.39/4. – С. 158-164.

10. Characteristics of a crossed field system with vacuum arc plasma sources. /M. Romanov, O. Baranov, K. Mustafin,I. Levchenko. // «Авиационно-космическая техника и технология». Труды Государственного аэрокосмического университета им. Н.Е. Жуковского «ХАИ».– Харьков, 2003. – вып.38/3. – С. 72-78.

11. Модель формирования износостойкого вакуумно-плазменного покрытия на основе расчета структур роста. /Романов М.С., Бучака А.А., Баранов О.О. // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов, спец. выпуск «НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ». – Харьков, 2007. – Вып. 2(49) – С. 54-67.

12. Повышение эффективности обработки высокопрочного чугуна на токарных станках с ЧПУ. / Баранов О.О., Горбенко Г.В., Постельник Т.А., Романов М.С. // Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов, спец. выпуск «НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В МАШИНОСТРОЕНИИ». – Харьков. 2007. – Вып. 3(50). – С. 97-100.

13. Использование планарного магнетрона на этапе очистки при осаждении покрытии методом КИБ. / Баранов О.О., Бучака А.А., Романов М.С. // Вісті Академії інженерних наук України. – Київ, 2007. – спец.вип. 3 (33). – С. 21-25.

14. Investigation of a steady-state cylindrical magnetron discharge for plasma immersion treatment. / I. Levchenko., M. Romanov, M. Keidar. // Journal of Applied Physic.– 2003.– v. 94 № 3. – pp. 1408-1413.

15. Ion current distribution on a substrate during nanostructure formation. / I. Levchenko, M. Korobov, M. Romanov and M. Keidar // Journal of Physics D: Applied Physics. – 2004. – №37. – рр. 1690-1695.

16. Stable plasma configurations in a cylindrical magnetron discharge. / I. Levchenko, M. Romanov, M. Keidar, I.I. Beilis. // Applied physics letters. – 2004. – vol. 85. – рр. 2202-2204.

17. Plasma jet interaction with a spherical target in magnetic field. / I. Levchenko, M. Romanov, M. Korobov. // IEEE transactions on plasma science. – 2004. – vol. 32. no. 5, – рр. 2139 - 2143.

18. Current-voltage characteristics of a substrate in a crossed EB field system exposed to plasma flux from vacuum arc plasma sources. / I. Levchenko, M. Romanov, M. Korobov. // Surface and coating technology. – 2004. – 184/2-3. – рр. 356-360.

19. Использование планарного магнетрона на этапе очистки при осаждении покрытий методом КИБ: матеріали XVI міжнародної конференції [«New leading technologies in machine building»], (Kharkov-Rybachie, 3-8 september 2007)/МОН, Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ»–Х.: Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ», 2007.–11с.

20. Модель формирования износостойкого вакуумно-плазменного покрытия на основе расчета структур роста: матеріали XVI міжнародної конференції [«New leading technologies in machine building»], (Kharkov-Rybachie, 3-8 september 2007)/МОН, Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ»–Х.: Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ», 2007.–14с.

21. Движение униполярных дуг в магнитном поле: матеріали XV міжнародної конференції [«New leading technologies in machine building»], (Kharkov-Rybachie, 3-8 september 2005)/МОН, Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ»–Х.: Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ», 2005.–24с.

22. Физика возникновения униполярных дуг в плазме высокочастотного разряда: матеріали XV міжнародної конференції [«New leading technologies in machine building»], (Kharkov-Rybachie, 3-8 september 2005)/МОН, Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ»–Х.: Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ», 2005.–24с.

23. Plasma immersed treatment with moving plasma pinches: матеріали XV міжнародної конференції [«New leading technologies in machine building»], (Kharkov-Rybachie, 3-8 september 2002)/МОН, Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ»–Х.: Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ», 2002.–3с.

24. Technological system with vacuum arc plasma sources: Мiжнародна науково-технiчна конференцiя [«інтегровані комп’ютерні технології в машинобудуванні»], (Харків, 25-26 листопада 2003р.)/МОН, Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ»–Х.: Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ», 2003.–7с.

25. Characteristics of a crossed field system with vacuum arc plasma sources: матеріали XІІ міжнародної конференції [«New leading technologies in machine building»], (Kharkov-Rybachie, 3-8 september 2003)/МОН, Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ»–Х.: Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ», 2003.–11с.

26. Система зондовых измерений на базе микроконтроллера семейства AVR: матеріали XІV міжнародної конференції [«New leading technologies in machine building»], (Kharkov-Rybachie, 3-8 september 2004)/МОН, Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ»–Х.: Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ», 2004.–10с.

27. Применение вакуумных технологий для повышения ресурса деталей топливной аппаратуры: матеріали X міжнародної конференції [«New leading technologies in machine building»], (Kharkov-Rybachie, 3-8 september 2001)/МОН, Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ»–Х.: Нац. аерокосм. ун-т ім.М.Є.Жуковського «ХАІ», 2001.–57с.

28. Three-dimension surface structures created by PVD method: surface engineering [«AVS 49^th international symposium»], (Denver, Colorado, 3-8 november 2002)/Colorado convention center, 2002.–92р.

29. Modeling film formation in plasma immersed process: 8^th international conference on [«plasma surface engineering»], (Garmisch-Partenkirchen, Germany, 9-13 september 2002)/European joint committee on plasma and ion surface engineering: EJC/PISE, 2002–72р.

30. Faced anti-friction PVD film: 8^th international conference on [«plasma surface engineering»], (Garmisch-Partenkirchen, Germany, 9-13 september 2002)/European joint committee on plasma and ion surface engineering: EJC/PISE, 2002–45р.

31. Faced PVD film with metallic separator: International symposium [«on discharges and electrical insulation in vacuum»], (Tours, France, june 30-july 5, 2002)/eit de Tours-France: ISDEIV, 2002.–7р.