Фрактальная структура многоэлементных покрытий.
Ключевые слова:
покрытие, микроструктура, фрактал, микротвердость, трение, поверхностное натяжениеАннотация
В настоящей работе рассмотрена фрактальная структура и физические свойства ионно-плазменных покрытий. Как следует из краткого и неполного обзора, фракталы используются в материаловедении, трибологии, гидрологии, биологии и т.д. Для исследования использовались многоэлементные катоды Cr–Mn–Si–Cu–Fe–Al, Zn– Al, Mn–Fe–Cu–Al, полученные методом индукционного плавления, и катоды Ti. Покрытия наносились на стальные образцы ионно-плазменным методом на вакуумной установки ННВ-6.6И1. Электронно-микроскопическое исследование проведено на растровом электронном микроскопе MIRA 3 фирмы TESCAN. Оптическая микроструктура исследовалась на металлографическом микроскопе Эпиквант, а в наномасштабе - на атомно-силовом микроскопе NT-206. Исследование микротвердости покрытий проводилось на микротвердомере HVS-1000A. Рассчитана фрактальная размерность покрытий. С уменьшением фрактальной размерности уменьшаются поверхностное натяжение, микротвердость и коэффициент трения. Это согласуется с предложенными формулами. Полученные экспериментальные данные в принципе укладываются во все рассмотренные нами модели: концентрационного переохлаждения, связанного с наличием радиального градиента концентрации примеси нитрида титана; ячеек Бенара, возникновение которых обусловлено наличием вертикального градиента температуры; ячеистой дислокационной структуры, связанной с наличием пластических деформаций в покрытии.
Библиографические ссылки
"1 Mandelbrot B. The fractal geometry of nature. San Francisco: Freeman, 1982, 459 p.
Li J.M., Lü L., Lai M., Ralph B. Image-Based Fractal Description of Microstructures. Kluwer, 2003, 284 p.
Massopust Peter R. Fractal Functions, Fractal Surfaces, and Wavelets. Academic Press, 2016, 410 p.
Janahmadov A.Kh., Javadov M.Y. Synergetics and Fractals in Tribology. Springer International Publishing Switzerland, 2016, 391 p.
Brambila F. Fractal Analysis:Applications in Health Sciences and Social Sciences. ITOe, 2017, 218p.
Ghanbarian B., Hunt A.G. Fractals: Concepts and Applications in Geosciences. CRC Press, 2017, 364 p.
Kumar D.K., Aliahmad B., Arjunan S.P. Fractals: applications in biological signalling and image processing. Boca Raton: CRC Press, 2017, 191 p.
Yurov V.M., Laurinas V.Ch., Guchenko S.A., Zavatskaya O.N. Surface tension of hardening coatings. Strengthening technologies and coatings, 2014, No. 1, pp. 33 – 36.
Jurov V.M., Guchenko S.A., Laurinas V.Ch. The role of surface tension in the formation of plasma coatings. Scientific review. Technical science. - 2016, №4. – P. 124-139.
Feder J. Fractals. Springer Science. Business Media, LLC, 1988, 305 p.
Kubich V.I., Yurov V.M. The thermodynamic aspect of film starvation in triboconjugation. Problemi tertya ta znoshuvannya. 2016, No. 1(70), pp. 58 – 66.
Haken H. Information and Self-Organization. A Macroscopic Approach to Complex Systems (Springer Series in Synergetics). Springer - Verlag, New-York. 2006, 346 p.
Winegard W.C. An Introduction to the Solidification of Metals. London, Institute of Metals, 1964, 170 p.
Haken H. Advanced Synergetics: Instability Hierarchies of Self-Organizing Systems and Devices. - Springer, 1983, 371 p.
Malygin G.A. Modeling of the Deformation Relief of the Surface of a Plastically Deformed Crystal. Solid State Physics, 2007, Vol. 49, No. 8, pp. 1392 – 1397.
"
