Разработать численный алгоритм исследования скорости роста покрытий и формирования температурных полей в подложке

Abstract

Объектом исследования являются процессы формирования вакуумных электродуговых функциональных покрытий. Цель работы - разработка научных основ численного моделирования процесса формирования многокомпонентных вакуумно-плазменных покрытий для разработки эффективных методов получения и исследования покрытий, работающих в условиях высоких температур и износа. Методология исследования состоит в изучении процессов на их численных моделях, разработанных на основе полученных экспериментальных результатов. В результате выполнения научно-исследовательской работы предложена модель точечного источника, которая использует для описания процесса испарения катода задания только интегральных характеристик процесса испарения – тока дугового разряда и коэффициента электропереноса; установлено, что наибольшую шероховатость поверхности имеют покрытия, расположенные на максимальном удалении от оси испарителя; получено, что отношение скоростей осаждения при падении плазменного потока по нормали к поверхности к падению под углом ноль градусов составляет от 2,92 до 3,67 в зависимости от состава потока. При этом значимых изменений элементного состава покрытий не наблюдается; разработана модель расчета теплового режима подложки с учетом её движения и радиационно-стимулированных процессов на поверхности конденсации плазменного потока; установлено, что формирование покрытий на поверхности движущейся основы происходит при равновесной температуре. Практическое значение полученных результатов состоит в возможности их применения для разработки и оптимизации технологических процессов нанесения функциональных вакуумно-плазменных покрытий и соответствующего вакуумного оборудования для реализации таких процессов.