Газоабразивная износостойкость пленок карбонитридов кремния и бора

В.Р. Шаяпов1, В.С. Суляева1, Ю.М. Румянцев1, М.Н. Хомяков2, М.Л. Косинова1
1Институт неорганической химии им. А.В. Николаева СО РАН, пр. Ак. Лаврентьева, 3, 630090, Новосибирск
2Институт лазерной физики СО РАН, пр. Ак. Лаврентьева, 13/3, 630090, Новосибирск
Аннотация
Проведено исследование газоабразивной износостойкости пленок карбонитридов кремния SiCxNyHz и бора BCxNy, полученных в процессах химического осаждения из газовой фазы.Проведено исследование газоабразивной износостойкости пленок карбонитридов кремния SiCxNyHz и бора BCxNy, полученных в процессах химического осаждения из газовой фазы. Испытания на износостойкость проводились в потоке частиц песка, падающих на образец под действием силы тяжести. Для обнаружения возникших при такой обработке изменений поверхности использованы методы сканирующей электронной микроскопии, сканирующей зондовой микроскопии, эллипсометрии и спектрофотометрии. Также для интерпретации результатов газоабразивных испытаний привлечены ранее опубликованные данные по физико-химическим свойствам пленок. Плёнки SiCxNyHz получены в процессе плазмохимического осаждения из паров гексаметилдисилазана в смеси с гелием, при температуре осаждения от 100 до 800°C и давлении 0,05 мм рт. ст. Найдено, что с ростом температуры осаждения наблюдается увеличение газоабразивной износостойкости пленок, обусловленное изменением химического состава пленок в сторону твердого материала SiCxNy . Пленки BCxNy получены методом термического осаждения при пониженном давлении из паров триэтиламинборана и его смеси с аммиаком (отношение парциальных давлений 1 : 1). Температура осаждения — 700°C. Обнаружено отличие механизмов разрушения пленок, осажденных при этих составах исходной газовой смеси. Поверхность пленок, синтезированных из паров триэтиламинборана, после обработки частицами песка имеет разрушенные и уцелевшие участки, подобно пленкам SiCxNyHz. При добавлении аммиака в исходную газовую смесь поверхность обработанных пленок приобретает специфический вид с множеством царапин. Такие изменения связываются с уменьшением твердости и модуля Юнга пленок BCxNy, обусловленным увеличением содержания азота в пленках.
Получена: 13 июня 2017   Исправлена: 28 июня 2017   Принята: 03 июля 2017
Просмотры: 13   Загрузки: 4
Ссылки
1.
V. I. Biryukov, V. N. Vinogradov, M. M. Martirosyan, V. N. Mihaylychev. Abrasive wear of gas production equipment. Moscow, Nedra. (1977) 207 p. (in Russian) [В. И. Бирюков, В. Н. Виноградов, М. М. Мартиросян, В. Н. Михайлычев. Абразивное изнашивание газопромыслового оборудования. М.: Недра, 1977. 207 с.]
2.
Energy from the Desert: Feasability of Very Large Scale Photovoltaic Power Generation (VLS-PV) Systems. Ed. by K. Kurokawa. New-York, Earthscan. (2013) 193 p.
3.
H. Niederwald, S. Laux, M. Kennedy, U. Schallenberg, A. Duparré, M. Mertin, N. Kaiser, D. Ristau. Appl. Opt. 38(16), 3610 – 3613 (1999). doi: 10.1364 / AO.38.003610.
4.
P. H. Shipway, L. M. Hutchings. Wear. 193, 105 – 113 (1996). doi: 10.1016 / 0043 – 1648 (95) 06694 – 2.
5.
K. Haugen, O. Kvernvold, A. Ronold, R. Sandberg. Wear. 186 – 187, 179 – 188 (1995), doi: 10.1016 / 0043 – 1648 (95) 07158‑X.
6.
B. A. Uryukov, G. V. Tkachenko. Powder Metall. Met. Ceram. 49, 581 – 587 (2011), doi: 10.1007 / s11106‑011‑9273‑5. [Б. А. Урюков, Г. В. Ткаченко // Порошковая металлургия. 2010. № 9 – 10. С. 111 – 118.]
7.
C. Y. Wong, Ch. Solnordal, A. Swallow, S. Wang, L. Graham, J. Wu. Wear. 276 – 277, 1 – 15 (2012). doi: 10.1016 / j.wear.2011.11.005.
8.
E. A. Sereda, V. G. Kopchenkov. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 72(10), 53 – 56 (2010) (in Russian) [Е. А. Середа, В. Г. Копченков. // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006. Т. 72. № 10. С. 53 – 56.]
9.
M. L. Kosinova, N. I. Fainer, V. S. Sulyaeva, Yu. M. Rumyantsev, F. A. Kuznetsov, E. A. Maximovskii, Z. Cao, M. Terauchi, K. Shibata, F. Satoh. Proc. Fifteenth European Conference on Chemical Vapor Deposition (EUROCVD-15). 2005 – 09, 1082 – 1087 (2005).
10.
V. R. Shayapov, M. N. Khomyakov, Yu. M. Rumyantsev. Letters on materials. 4(2), 114 – 116 (2014).
11.
V. R. Shayapov, Yu. M. Rumyantsev, N. I. Fainer, B. M. Ayupov. Russ. J. Phys. Chem. A. 86(11), 1714 – 1718 (2012), doi: 10.1134 / S0036024412110258. [В. Р. Шаяпов, Ю. М. Румянцев, Н. И. Файнер, Б. М. Аюпов // Журнал физической химии. 2012. Т. 86. № 11. С. 1841 – 1846.]
12.
V. R. Shayapov, Yu. M. Rumyantsev, P. E. Plyusnin. High Energ. Chem. 50(3), 213 – 218 (2016), doi: 10.1134 / S0018143916030127 [В. Р. Шаяпов, Ю. М. Румянцев, П. Е. Плюснин // Химия высоких энергий. 2016. Т. 50. № 3. С. 221 – 226.]
13.
V. R. Shayapov, M. L. Kosinova, A. P. Smirnov, E. A. Maksimovskii, B. M. Ayupov, Yu. M. Rumyantsev. Inorg. Mater. 47(3), 262 – 266 (2011), doi: 10.1134 / S0020168511030204 [В. Р. Шаяпов, М. Л. Косинова, А. П. Смирнов, Е. А. Максимовский, Б. М. Аюпов, Ю. М. Румянцев // Неорганические материалы. 2010. Т. 47. № 3. С. 312 – 316.]
14.
V. V. Atuchin, B. M. Ayupov, V. A. Kochubey, L. D. Pokrovsky, C. V. Ramana, Yu. M. Rumiantsev. Opt. Mater. 30(7), 1145 – 1148 (2008), doi: 10.1016 / j.optmat.2007.05.040.
15.
B. M. Ayupov, Yu. M. Rumyantsev, V. R. Shayapov. J. Surf. Invest. 4(3), 452 – 457 (2010), doi: 0.1134 / S1027451010030158. [Б. М. Аюпов, Ю. М. Румянцев, В. Р. Шаяпов // Поверхность. 2010. № 5. С. 100 – 105.]
16.
B. M. Ayupov, I. A. Zarubin, V. A. Labusov, V. S. Sulyaeva, V. R. Shayapov. J. Opt. Technol. 78(6), 350 – 354 (2011), doi: 10.1364 / JOT.78.000350. [Б. М. Аюпов, И. А. Зарубин, В. А. Лабусов, В. С. Суляева, В. Р. Шаяпов // Оптический журнал. 2011. Т. 78. № 6. С. 3 – 9.]