ВПЛИВ ПОВЕРХНЕВОЇ ЕНЕРГІЇ НА ФОРМУВАННЯ НАНОСТРУКТУРОВАНОГО СТАНУ ІОННО-ПЛАЗМОВИХ ПОКРИТТІВ СИСТЕМИ HFN–ZRN НА ТВЕРДОСПЛАВНИХ РІЖУЧИХ ІНСТРУМЕНТАХ
DOI:
https://doi.org/10.18664/1994-7852.216.2026.362423Ключові слова:
розмір зерна, поверхнева енергія, наноструктурні покриття, твердосплавні інструментальні матеріали, ріжучий інструмент, зносостійкість, плазмові покриттяАнотація
У статті досліджено вплив поверхневої енергії на формування структури та властивостей плазмових покриттів під час утворення наноструктур на твердосплавних ріжучих інструментах зі сплавів H13A і GC1025. Наведено результати порівняльного аналізу експериментальних і теоретичних досліджень можливості формування наноструктур у покритті складу 0,18 HfN + 0,82 ZrN, нанесеному на твердосплавні пластини за дії потоку іонів гафнію, цирконію та азоту. Теоретичне дослідження базовано на врахуванні впливу поверхневої енергії на кінетику формування покриття і процеси росту зерен. Експериментальні дослідження проведено із застосуванням методів растрової електронної мікроскопії, зокрема за допомогою мікроскопа РЕМ-106, що дало змогу визначити характерні особливості мікроструктури та розміри зерен сформованого покриття.
У результаті порівняння розміру зерна, отриманого експериментально та на основі теоретичної моделі, встановлено наявність наноструктур у сформованому покритті. Отримані результати підтверджують важливу роль поверхневої енергії і температурних факторів у процесах формування наноструктурних плазмових покриттів. Це відкриває перспективи підвищення ефективності та довговічності твердосплавних ріжучих інструментів у промисловому застосуванні.
Посилання
Kostyk, K. O., & Shyrokyi, Yu. V. (2022). Intensification of chemical and heat treatment processes to improve the operational properties of machine parts. Findings of modern engineering research and developments, 554. DOI: https://doi.org/10.30525/978-9934-26-207-4-6
Butt, M. A. (2022). Thin-film coating methods: A successful marriage of high-quality and cost-effectiveness—A brief exploration. Coatings, 12, 1–22. DOI: https://doi.org/10.3390/coatings12081115
Широкий, Ю. В., Сисоєв, Ю. О., Семененко, О. Д., Торосян, О. В. (2025). Підвищення ефективності деталей машин та різального інструменту комбінованими методами обробки. Відкриті інформаційні та комп'ютерні інтегровані технології, 106, 84–107. DOI: https://doi.org/10.32620/oikit.2025.106.06
Schalk, N., Tkadletz, M., & Mitterer, C. (2022). Hard coatings for cutting applications: Physical vs. chemical vapor deposition and future challenges for the coatings community. Surface & Coatings Technology, 429, 1–30. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.127949
Schalk, N., Mitterer, C., Czettl, C., Satory, B., Penoy, M., & Michotte, C. (2013). Dry-blasting of α- and κ-Al2O3 CVD hard coatings: Friction behaviour and thermal stress relaxation. Tribology Letters, 52, 147–154. DOI: https://doi.org/10.1007/s11249-013-0201-3
Широкий, Ю. В., Сисоєв, Ю. О., Фесенко, К. В., Постельник, Т. О. (2024). Дослідження температурних полів на сталях з урахуванням кінцевої швидкості розповсюдження тепла при моделюванні умов отримання наноструктур у плазмовому середовищі. Відкриті інформаційні та комп'ютерні інтегровані технології, 101, 98–111. DOI: https://doi.org/10.32620/oikit.2024.101.07
Широкий, Ю. В., Сисоєв, Ю. О., Торосян, О. В., Жидєєв, П. Р. (2024). Визначення температурних умов отримання субмікро- та наноструктур при дії іонів на магнієві сплави у плазмовому середовищі. Відкриті інформаційні та комп'ютерні інтегровані технології, 102, 75–91. DOI: https://doi.org/10.32620/oikit.2024.102.06
Бреус, А. О. (2018). Удосконалення комбінованої плазмово-іонної технології для отримання наноструктур на поверхні ріжучого інструменту [Дис. канд. техн. наук]. Національний аерокосмічний університет ім. М. Є. Жуковського «Харківський авіаційний інститут». URL: https://nbuv.gov.ua/
Panjan, P., Drnovšek, A., Gselman, P., Čekada, M., & Panjan M. (2020). Review of growth defects in thin films prepared by PVD techniques. Coatings, 10(5), 1–40. DOI: https://doi.org/10.3390/coatings10050447
Gerchman, D., Ferrari, P. H. A., Baranov, O., Levchenko, I., Takimi, A. S., & Bazaka, K. (2024). One-step rapid formation of wrinkled fractal antibiofouling coatings from environmentally friendly, waste-derived terpenes. Journal of Colloid and Interface Science, 668, 319–334. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jcis.2024.04.049
Shyrokyi, Y., Sysoiev, I., & Fesenko, Y. (2024). Modeling the conditions for obtaining nanostructures during ion-plasma processing taking into account the quantum-mechanical properties of electrode material. Авіаційно-космічна техніка і технологія, 3(195), 68–76. DOI: https://doi.org/10.32620/aktt.2024.3.06
Gudmundsson, J. T., Anders, A., & von Keudell, A. (2022). Foundations of physical vapor deposition with plasma assistance. Plasma Sources Science and Technology, 31, 1–33. DOI: https://doi.org/10.1088/1361-6595/ac7f53
Sysoiev, I., Shyrokyi, Y., & Fesenko, K. (2024). Pulsed vacuum-arc plasma source with laser arc excitation. Problems of Atomic Science and Technology, 1(149), 110–115. DOI: https://doi.org/10.46813/2024-149-110
Guimarães, B., Marques, F., & Fernandes, C. et al. (2025). Enhancing the cutting performance of laser surface textured WC–Co cutting tools—a study on AISI 316L stainless steel turning. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 135, 123–140. DOI: https://doi.org/10.1007/s00170-025-16135-0
Широкий, Ю. В. (2023). Визначення впливу внутрішніх енергій кристалічної решітки на отримання наноструктур у поверхневих шарах алюмінієвих сплавів. Відкриті інформаційні та комп'ютерні інтегровані технології, 99, 32–43. DOI: https://doi.org/10.32620/oikit.2023.99.03
Kostyuk, G., Melkoziorova, O., Kostyuk, E., & Shirokiy, I. (2020). Prospects for producing nanostructures in the volume of parts under the action of plasma flows. Різання та інструменти в технологічних системах, 92, 107–121. DOI: https://doi.org/10.20998/2078-7405.2020.92.12
Baranov, O. (2023). Formation of 2D copper oxide nanostructures on substrates exposed to glow discharge plasma. Advanced Manufacturing Processes: 5th Grabchenko’s International Conference, 247–255. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-031-42778-7_22
Kostyk, K., Kostyk, V., Akimov, O., Kamchatna-Stepanova, K., & Shyrokyi, Y. (2022). Ensuring the high strength characteristics of the surface layers of steel products. Advanced Manufacturing Processes III: InterPartner 2021, 292–301. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-030-91327-4_29
Sysoiev, I., Shyrokyi, Y., & Fesenko, K. (2025). System for measurement the product surface temperature for vacuum-arc coatings. Problems of Atomic Science and Technology, 2(156), 171–176. DOI: https://doi.org/10.46813/2025-156-171
Широкий, Ю. В., Сисоєв, Ю. О., Торосян, О. В., Торосян-Жидєєва, Г. Д. (2023). Вибір технологічних параметрів лазера для отримання зміцнюючих покриттів з наноструктурами на інструментальній сталі У12А. Відкриті інформаційні та комп'ютерні інтегровані технології, 97, 111–125. DOI: https://doi.org/10.32620/oikit.2023.97.07
Wardaya, A. Y., Muhlisin, Z., Suseno, J. E., Nur M., Triadyaksa, P., Khumaeni, A., Hadi, S., Sarwoko, E. A., & Windarta J. (2022). The current-voltage characteristics for electrode geometry model of positive DC corona discharge in air. Gazi University Journal of Science, 35(3), 1140–1150. DOI: https://doi.org/10.35378/gujs.885345
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
