Создание новых методов обработки материалов концентрированными потоками энергии (ионов, плазмы и электронов) на сегодняшний день является одним из наиболее перспективных путей развития современных технологий и материаловедения. Нанесение тонких нанокомпозитных пленок, покрытий ионно-плазменными методами, образование оксидных покрытий с помощью электролитно-плазменной обработки, получение алмазоподобных пленок, а также комбинированные методы обработки – дуплексные, триплексные, гибридные и многие другие нашли широкое применение в 21 столетии. Хорошо известно, что на реализацию данного направления выделено финансирование в сотни миллиардов долларов в ведущих странах мира – США, Японии, Китае, странах ЕЭС и России. Прогнозируется получение многофункциональных, в частности нанокомпозитных или нанокристаллических материалов – многокомпонентных по составу и упорядоченных по структуре. Они должны обладать высокими эксплуатационными свойствами, которые целенаправленно могут изменяться путем изменения параметров их состава и структуры. К сожалению, полное теоретическое обоснование подобного параметрического управления свойствами на сегодняшний день отсутствует. Научный подход к проблеме создания материалов с заданными свойствами предусматривает создание такой теории и совершенствование технологии в соответствии с ее требованиями и с учетом ее предсказаний. Задача данной книги состоит в том, чтобы на определенных примерах показать современное состояние и некоторые пути дальнейшего развития ионно-плазменной обработки материалов и нанесения различных покрытий, а также перспективу дальнейшего использования описанных технологий в различных отраслях производства. Кроме того, в ней представлен один из вариантов создания упомянутой выше теории, основанный на применении теории оптимального управления при ее обобщении на многомерный случай. В главе 1 рассмотрены примеры упорядоченных структур, как естественных, т.е. самопроизвольно возникающих в процессе изготовления, хранения и эксплуатации, так и искусственно созданных для улучшения функциональных характеристик материалов. Показаны их преимущества по сравнению с однородными материалами, дано физическое объяснение этих преимуществ, состоящее в том, что данные структуры являются экстремалями неких вариационных задач. В частности, квазипериодические структуры, образующиеся при спинодальном распаде, отвечают условным минимумам функционала свободной энергии. Проведенное рассмотрение естественных и искусственных упорядоченных покрытий и структур позволило сделать выводы об их оптимальности применительно к различным функциональным назначениям. В главе 2 сформулирована обратная задача разработки покрытий с применением теории оптимального управления. Ее суть состоит в расчете оптимального закона изменения управляющего параметра, при котором критерий качества, априори заданный разработчиком, достигает экстремума. Приведены решения обратной резонансной задачи – о гашении или выделении определенной частоты колебаний, которые позволяют получить новые выводы по оптимизации свойств покрытий. Эти выводы состоят в том, что оптимальное покрытие, подобно любому композиционному материалу (КМ), должно представлять собой упорядоченную структуру из элементов, резко отличающихся по величине управляющего параметра. В этой связи обсуждаются различные модели, объясняющие возрастание твердости периодических сверхрешеток по сравнению с твердостью составляющих их слоев. В общем виде описана постановка обратных задач на классе решений контактных задач теории упругости – теоретической базы для разработки структуры твердых покрытий. В качестве альтернативы численному решению обратной задачи предложен способ расчетно-экспериментального определения оптимальных параметров структуры, также основанный на результатах теории оптимального управления. Приведены доказательства возможности применения данного способа на примерах резонансной задачи о гашении колебаний и разработке структуры твердой сверхрешетки TiN/VN. В главе 3 описываются результаты по получению и исследованию свойств твердых и супертвердых нанокомпозитных покрытий, нанесенных с помощью распыления магнетроном или ионно-ассистируемым осаждением тонких покрытий, имеющих высокую термическую стабильность. Рассмотрены физические свойства и стойкость к высокотемпературному оксидированию нанокомпозитных покрытий Si3N4/MoNx. Анализируется получение и свойства керамических пленок (типа Zr-Cu-O, W-Si-N) и показана взаимосвязь между механическими свойствами пленок и внутренними напряжениями в них. Представлена классификация нанокомпозитов по твердости и вязкости. Рассмотрена структура (методом ТЭМ-анализа – анализа при помощи темнопольной электронной микроскопии) и некоторые свойства супертвердых нанокомпозитных покрытий (nMeN/alpha-фаза, нанокристаллические нитриды сплавов Ti, Zr, V, W, металл Cu, Ni), показана взаимосвязь внутренних напряжений с твердостью. В главе 4 проведен анализ процессов электрохимической обработки, которую можно классифицировать под общим названием "плазменный электролиз". Приводятся примеры использования электролитно-плазменной обработки для упрочнения деталей, усиления процессов массопереноса элементов и легирования поверхностного слоя. Представлены материалы статей по электролитно-плазменному оксидированию (Al2O3, TiO2 и др.) на сталях и изделиях из них. Необходимо подчеркнуть высокий КПД данной технологии, доходящий до 75–85%. Важным отличием данной технологии является большая глубина упрочнения и закалки сталей и чугунов (до 10 мм и более) и высокая производительность, что делает эту технологию одной из самых перспективных в настоящее время. Глава 5 посвящена результатам последних исследований в области получения, исследования и применения гибридных покрытий на основе Al2O3/Cr/TiN и Al2O3/TiN, нанесенных на различные стали. Показано, что дополнительная обработка сильноточным электронным пучком (СЭП) таких покрытий приводит к изменению механических и коррозионных свойств покрытий. Происходит усиление процессов массопереноса и перераспределение элементов, составляющих покрытие в результате обработки СЭП. Анализируется структура и свойства таких гибридных защитных покрытий. В главе 6 показано, что задача создания полимерных композиционных материалов с заданными свойствами может быть решена несколькими путями, в том числе с применением термомагнитной обработки, использованием наноразмерных наполнителей, формированием специальных структур алмазоподобных и металлических покрытий. При этом магнитное поле может выступать не только в роли инструмента исследования, но и эффективного средства воздействия на полимерные композиционные и нанокомпозиционные материалы. Материалы данной книги были использованы для чтения лекций и проведения практических занятий в РГТУ "МАТИ" им.К.Э.Циолковского, Белорусском государственном университете, Сумском национальном аграрном университете, Восточно-Казахстанском государственном техническим университете, а также Сумском государственном педагогическом университете им.А.С.Макаренко. Авторы признательны сотрудникам Сумского института модификации поверхности В.С.Кшнякину, Ю.А.Кравченко, Ш.М.Рузимову, О.П.Кульменьтьевой, М.В.Ильяшенко и др., а также prof. J.Musil (Chech. Rep.), dr. Timothy Renk (USA), prof. P.Misaelides (Greece), prof. A.Matthews and dr. A.Yerohin (England), prof. Zhao W. (China) и многим другим. Александр Дмитриевич ПОГРЕБНЯК Профессор кафедры физической и наноэлектроники Сумского государственного университета,
директор Сумского института модификации поверхности. Специалист в области модификации
материалов пучками заряженных частиц и потоков плазмы, создания и исследования
многокомпонентных наноструктурных покрытий. Автор 165 научных работ, в том числе
5 книг; имеет 65 авторских свидетельств и патентов разных стран. Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой порошковой металлургии,
композиционных материалов и покрытий "МАТИ"-РГТУ им.К.Э.Циолковского. Специалист
в области ионно-плазменного модифицирования поверхности и нанесения покрытий. Автор
и соавтор более 120 научных работ, в том числе 4 книг; имеет несколько авторских свидетельств. Кандидат физико-математических наук. Область научных интересов: физика твердого тела,
новые энергосберегающие машины и оборудование для горнорудной и других отраслей.
Президент концерна "Укрросметалл" (Украина). Автор более 80 публикаций, в том числе
2 монографий, а также около 30 изобретений. Кандидат технических наук, заместитель начальника отдела ФГУП "Всероссийский
научно-исследовательский институт автоматики им.Н.Л.Духова". Специалист в области
физики твердого тела, теории оптимального управления, физики и технологии источников
заряженных частиц. Автор и соавтор более 50 научных работ. Кандидат физико-математических наук, профессор кафедры экспериментальной и теоретической
физики Сумского государственного педагогического университета. Область научных интересов:
получение композиционных материалов с заданными свойствами; процессы кластеризации
экономики. Автор более 85 публикаций и 30 изобретений. Кандидат физико-математических наук, доцент. Область научных интересов: ионные,
электронные и ионно-плазменные технологии модификации поверхности, получение
комбинированных и нанокомпозитных покрытий. Автор и соавтор более 30 научных работ. |
2023. 720 с. Твердый переплет. 21.9 EUR
Книга «Зияющие высоты» – первый, главный, социологический роман, созданный интеллектуальной легендой нашего времени – Александром Александровичем Зиновьевым (1922-2006), единственным российским лауреатом Премии Алексиса де Токвиля, членом многочисленных международных академий, автором десятков логических... (Подробнее) URSS. 2024. 704 с. Твердый переплет. 26.9 EUR
В новой книге профессора В.Н.Лексина подведены итоги многолетних исследований одной из фундаментальных проблем бытия — дихотомии естественной неминуемости и широчайшего присутствия смерти в пространстве жизни и инстинктивного неприятия всего связанного со смертью в обыденном сознании. Впервые... (Подробнее) URSS. 2024. 800 с. Мягкая обложка. 37.9 EUR
ВЕРСАЛЬ: ЖЕЛАННЫЙ МИР ИЛИ ПЛАН БУДУЩЕЙ ВОЙНЫ?. 224 стр. (ТВЁРДЫЙ ПЕРЕПЛЁТ) 11 ноября 1918 года в старом вагоне неподалеку от Компьеня было подписано перемирие, которое означало окончание Первой мировой войны. Через полгода, 28 июня 1919 года, был подписан Версальский договор — вердикт, возлагавший... (Подробнее) URSS. 2024. 344 с. Мягкая обложка. 18.9 EUR
Мы очень часто сталкиваемся с чудом самоорганизации. Оно воспринимается как само собой разумеющееся, не требующее внимания, радости и удивления. Из случайно брошенного замечания на семинаре странным образом возникает новая задача. Размышления над ней вовлекают коллег, появляются новые идеи, надежды,... (Подробнее) 2023. 696 с. Твердый переплет в суперобложке. 119.9 EUR
Опираясь на новейшие исследования, историк Кристофер Кларк предлагает свежий взгляд на Первую мировую войну, сосредотачивая внимание не на полях сражений и кровопролитии, а на сложных событиях и отношениях, которые привели группу благонамеренных лидеров к жестокому конфликту. Кларк прослеживает... (Подробнее) URSS. 2023. 272 с. Мягкая обложка. 15.9 EUR
Настоящая книга посвящена рассмотрению базовых понятий и техник психологического консультирования. В ней детально представлены структура процесса консультирования, описаны основные его этапы, содержание деятельности психолога и приемы, которые могут быть использованы на каждом из них. В книге... (Подробнее) URSS. 2024. 576 с. Мягкая обложка. 23.9 EUR
Эта книга — самоучитель по военной стратегии. Прочитав её, вы получите представление о принципах военной стратегии и сможете применять их на практике — в стратегических компьютерных играх и реальном мире. Книга состоит из пяти частей. Первая вводит читателя в мир игр: что в играх... (Подробнее) URSS. 2024. 248 с. Мягкая обложка. 14.9 EUR
В книге изложены вопросы новой области современной медицины — «Anti-Ageing Medicine» (Медицина антистарения, или Антивозрастная медицина), которая совмещает глубокие фундаментальные исследования в биомедицине и широкие профилактические возможности практической медицины, а также современные общеоздоровительные... (Подробнее) URSS. 2024. 240 с. Твердый переплет. 23.9 EUR
Предлагаемая вниманию читателей книга, написанная крупным биологом и государственным деятелем Н.Н.Воронцовым, посвящена жизни и творчеству выдающегося ученого-математика, обогатившего советскую науку в области теории множеств, кибернетики и программирования — Алексея Андреевича Ляпунова. Книга написана... (Подробнее) 2023. 416 с. Твердый переплет. 19.9 EUR
Вам кажется, что экономика — это очень скучно? Тогда мы идем к вам! Вам даже не понадобится «стоп-слово», чтобы разобраться в заумных формулах — их в книге нет! Все проще, чем кажется. Автор подаст вам экономику под таким дерзким соусом, что вы проглотите ее не жуя! Вы получите необходимые... (Подробнее) |