Shanin S.A. et al. 2018 Vol. 20 No. 1

OBRABOTKAMETALLOV Vol. 20 No. 1 2018 75 MATERIAL SCIENCE Увеличение концентрации ионов хрома и титана приводит к увеличению концентрации химических элементов в покрытии и, как след- ствие, к увеличению концентрации химических соединений (рис. 4). С неоднородным составом связаны и неоднородные свойства покрытия по его толщине, что на рисунках не показано. Численное исследование показало, что зна- чения концентраций химических элементов и их соединений, напряжений, а также размеры об- ласти образования химических соединений за- висят от того, какие явления учитываются. Под- робный анализ показал, что учет перекрестных диффузионных потоков приводит к сужению области образования нитрида железа по срав- нению с расчетом, где перекрестные потоки не учитываются. Скорость образования нитрида железа уменьшается вследствие того, что про- никновению железа в покрытие препятствуют перекрестные диффузионные потоки. Для выбранных систем градиент температу- ры незначителен, поскольку основа и покрытие имеют высокую теплопроводность и малые раз- меры, вследствие чего влияние термодиффузии и диффузионной теплопроводности на темпера- туру и распределение концентраций ощутимо только на начальной стадии процесса осаждения покрытия. Более значительным будет влияние диффузи- онной теплопроводности и термодиффузии при осаждении покрытий, в состав которых входят нитриды и карбиды тугоплавких металлов, на по- лимеры и керамику, поскольку они имеют низкую по сравнению с покрытием теплопроводность. а б в г д е Рис. 4. Распределение концентрации: N ( a ), TiN ( б ), Cr( в ), CrN ( г ), Fe2N ( д ), Ti ( е ) вдоль радиуса в момент времени t = 2800 c при различных составах плазмы: 1 – y 1 = 0.1, y 2 = 0.16, y 3 = 0.2; 2 – y 1 = 0.2, y 2 = 0.32, y 3 = 0.4; 3 – y 1 = 0.3, y 2 = 0.48, y 3 = 0.6 Fig. 4. The distribution of the concentrations of N ( a ), TiN ( б ), Cr( в ), CrN ( г ), Fe2N ( д ), Ti ( е ) along the radius at the moment of time t = 2800 s for different plasma compositions: 1 – y 1 = 0.1, y 2 = 0.16, y 3 = 0.2; 2 – y 1 = 0.2, y 2 = 0.32, y 3 = 0.4; 3 – y 1 = 0.3, y 2 = 0.48, y 3 = 0.6