Characteristics of DLC Coating Prepared by Pulse Biasing: Analysis in Model of Thermoelastic Peak of Ion

A mode of pulse biasing of DLC coating deposition is theoretically investigated. In this mode a deposited ion flow of plasma with energy of E0 (20 200) eV is modified by superimposing of pulse potential ~ 1000 V. It was shown that intrinsic stress in a DLC coating can be decreased in several times without of essential decrease of sp3-bonded carbon concentration compared with DLC made in stationary mode deposition at E0 ion energy. A method of optimization of pulse mode parameters is proposed which is based on analysis of location of thermoelastic peaks of ions on phase P, T-diagram of carbon. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3539

On Thermal Conductivity of Anisotropic Nanodiamond

Dependence of thermal conductivity of nanocrystalline diamond coating on grain size and form is theoretically investigated. Nanodiamond is considered as two-phase material composed of dielectric diamond grains characterizing by three main dimensions and segregated by thin graphite layers with electron or phonon thermal conductivity. Influence of thermal conductance type and thickness of boundary layer on nanodiamond thermal conductivity is analysed. Derived dependences of thermal conductivity on grain dimensions are compared with experimental data. When you are citing the document, use the following link http://essuir.sumdu.edu.ua/handle/123456789/3519

Characteristics of TiN coating deposited by vacuum-arc method on rotating cylindrical sample

The dependences of the growth rate and intrinsic stress on the accelerating potential for coating TiN deposited from the Ti⁺ ion flow on the surface of cylindrical article are investigated theoretically. The sample rotates around the symmetry axis perpendicular to the flow of incident ions. The study is carried out within the framework of the model of the nonlocal thermoelastic peak of the low-energy ion, taking into account the sputtering of the coating atoms. The cases of the DC mode and the pulsed potential mode are considered. It is shown that the intrinsic stress in the coating TiN to be deposited on the rotating cylinder are ~ 20 % less than in the coating deposited on the flat substrate located perpendicular to the incident ion flow.Теоретично досліджуються залежності швидкості росту і внутрішнього напруження від прискорюючого потенціалу для покриття TiN, що осаджується з потоку іонів Ti⁺ на поверхню циліндричного виробу, що обертається навколо осі симетрії, розташованої перпендикулярно потоку падаючих іонів. Дослідження проводиться в рамках моделі нелокального термопружного піку низькоенергетичного іона з урахуванням процесів розпилення атомів покриття. Розглянуто випадки постійного та імпульсного потенціалів на підкладці. Показано, що внутрішні напруження в покритті TiN, що осаджується на циліндр, що обертається, на ~ 20 % менше, ніж у покритті, що осаджується на плоску підкладку, розташовану перпендикулярно падаючому потоку іонів.Теоретически исследуются зависимости скорости роста и внутренних напряжений от ускоряющего потенциала для покрытия TiN, осаждаемого из потока ионов Ti⁺ на поверхность цилиндрического изделия, вращающегося вокруг оси симметрии, расположенной перпендикулярно потоку падающих ионов. Исследование проводится в рамках модели нелокального термоупругого пика низкоэнергетического иона с учетом процессов распыления атомов покрытия. Рассмотрены случаи постоянного и импульсного потенциалов на подложке. Показано, что внутренние напряжения в покрытии TiN, осаждаемом на вращающийся цилиндр, на ~20 % меньше, чем в покрытии, осаждаемом на плоскую подложку, расположенную перпендикулярно падающему потоку ионов

Growth rate of diamond-like coatings synthesized in RF discharge at various ratios of the concentrations of Ar and C₆H₆

Diamond-like coatings (DLC) synthesized by plasma-chemical deposition from a vapor mixture of C₆H₆ and Ar have been investigated. The growth rate of the coating was measured, which showed a nonlinear dependence on the partial pressure of Ar. The mathematical model of the deposition has been developed, which qualitatively and quantitatively describes the dependence of the ion flux density and deposition rate on the partial pressure of argon.Досліджено алмазоподібні покриття, які отримані плазмохімічним осадженням з парової суміші C₆H₆ і Ar. Виміряна швидкість росту покриття, яка показала нелінійну залежність від парціального тиску Ar. Розроблено математичну модель осадження, що якісно і кількісно описує залежність густини потоку iонiв та швидкості осадження від парціального тиску аргону.Исследованы алмазоподобные покрытия, полученные плазмохимическим осаждением из паровой смеси C₆H₆ и Ar. Измерена скорость роста покрытия, которая показала нелинейную зависимость от парциального давления Ar. Разработана математическая модель осаждения, качественно и количественно описывающая зависимость плотности потока ионов и скорости осаждения от парциального давления аргона

Intrinsic stresses in multi-component nitride coatings produced by plasma immersion ion implantation

In model of nonlocal thermoelastic peak of low energy ion the process of intrinsic stress formation in the multi-component coatings CrN, Cr₀.₅Al₀.₅ N, TiN, Ti₀.₅Al₀.₅N, deposited by vacuum arc method from ion beams Cr⁺, Cr⁺₀.₅Al⁺₀.₅, Ti⁺, Ti⁺₀.₅Al⁺₀.₅ in direct current (DC) and pulsed potential modes is investigated. The calculations of the intrinsic stress σ in the coatings depending on bias potential U at different deposition regimes and temperatures are carried out. It has been shown that growth of Al ion content in the mixed beam of incident ions increases stress σ(U) in the deposited coating whereas growth of deposition temperature decreases it. Transition from the DC mode of deposition to the pulsed potential one leads to reduction of intrinsic stress maximum and shifts it in area of higher potentials. Comparison of theoretical results with experimental data permits estimating value of activation energy of defect migration.В рамках модели нелокального термоупругого пика иона низкой энергии анализируется процесс формирования внутренних напряжений в многокомпонентных покрытиях CrN, Cr₀.₅Al₀.₅ N, TiN, Ti₀.₅Al₀.₅N, осаждаемых вакуумно-дуговым методом из пучков ионов Cr⁺, Cr⁺₀.₅Al⁺₀.₅, Ti⁺, Ti⁺₀.₅Al⁺₀.₅ в режимах постоянного и импульсного потенциалов на подложке. Проведен расчёт зависимости внутренних напряжений σ от потенциала смещения U в покрытиях при различных режимах и температурах осаждения. Показано, что увеличение содержания ионов Al в смешанном потоке падающих ионов повышает напряжения σ(U) в осаждаемом покрытии, тогда как увеличение температуры осаждения снижает их. Переход от режима постоянного к режиму импульсного потенциала приводит к снижению максимума внутренних напряжений и смещению его в область более высоких потенциалов. Сравнение теоретических результатов с экспериментальными данными позволило оценить величину энергии активации миграции дефектов.У рамках моделі нелокального термопружного піку іона низької енергії досліджується процес формування внутрішніх напружень в багатокомпонентних покриттях CrN, Cr₀.₅Al₀.₅ N, TiN, Ti₀.₅Al₀.₅N, осаджуваних вакуумно-дуговим методом з пучків іонів Cr⁺, Cr⁺₀.₅Al⁺₀.₅, Ti⁺, Ti⁺₀.₅Al⁺₀.₅ у режимах постійного та імпульсного потенціалів на підкладці. Проведено розрахунок залежності внутрішньої напруги σ від потенціалу зміщення U в покриттях при різних режимах і температурах осадження. Показано, що збільшення вмісту іонів Al в змішаному потоці падаючих іонів підвищує напругу σ(U) в осаджуваному покритті, тоді як збільшення температури осадження знижує їх. Перехід від режиму постійного до режиму імпульсного потенціалу веде до зниження максимуму внутрішніх напружень та зміщенню його в область більш високих потенціалів. Порівняння теоретичних результатів з експериментальними даними дало можливість оцінити величину енергії активації міграції дефектів

Model of thermal conductivity of anisotropic nanodiamond

Dependence of thermal conductivity of nanocrystalline diamond on grain size and shape is theoretically investigated. Nanodiamond is considered as two-phase material composed of diamond grains characterizing by three main dimensions and segregated by thin graphite layers with electron, phonon or hybrid thermal conductivity. Influence of type of thermal conductance and thickness of boundary layer on thermal conductivity of nanodiamond is analyzed. Derived dependences of thermal conductivity on grain dimensions are compared with experimental data.Теоретически исследуется зависимость теплопроводности нанокристаллического алмаза от величины и формы кристаллита. Наноалмаз рассматривается как двухфазный материал, состоящий из алмазных зерен, характеризующихся тремя главными размерами и разделенных тонкими графитовыми слоями с электронной, фононной или смешанной теплопроводностью. Анализируется влияние типа теплопроводности пограничного слоя и его толщины на теплопроводность наноалмаза. Полученные зависимости теплопроводности наноалмаза от размеров зерна сравниваются с имеющимися экспериментальными данными.Теоретично досліджується залежність теплопровідності нанокристалічного алмазу від величини й форми кристаліту. Наноалмаз розглядається як двофазний матеріал, що складається з алмазних зерен, що характеризуються трьома головними розмірами, та розділених тонкими графітовими прошарками з електронною, фононною або змішаною теплопровідністю. Аналізується вплив типу теплопровідності прикордонного шару і його товщини на теплопровідність наноалмазу. Отримані залежності теплопровідності наноалмазу від розмірів зерна порівнюються з наявними експериментальними даними

Effect of time parameters of pulsed bias potential on intrinsic stress in TiN coating deposited from inclined ion beam

In the model of the nonlocal thermoelastic peak of low-energy ion, the formation of intrinsic stress in the coating deposited from inclined ion beam at the pulsed bias potential with different values of pulse frequency f and duration tₚ is analyzed. The stress in the TiN coating deposited from Ti ion flux in the mode of the pulsed bias potential at various angles of incidence α and different values of time parameter τ = f tₚ is calculated. It is established that in the region 0.01 < τ < 0.2 the stress σ varies nonmonotonically with increasing α, decreasing up to angles of incidence α ~ 70º with subsequent growth. The calculated curve σ(τ) coincides with the experimental data at U = 1.5 kV and α = 0.У моделі нелокального термопружного піку низькоенергетичного іона проаналізовано формування внутрішніх напружень в покритті, що осаджується з похилого пучка іонів при імпульсному потенціалі зміщення з різними значеннями частоти f і тривалості tₚ імпульсів. Проведено розрахунок напружень в TiN-покритті, що осідає з потоку іонів Ti в режимі імпульсного потенціалу при різних кутах падіння іонів α і різних значеннях часового параметра τ = f tₚ. Установлено, що в області 0,01 < τ < 0,2 при збільшенні α напруга σ змінюється немонотонно, зменшуючись аж до кутів падіння α ~ 70º з наступним ростом, причому при U = 1,5 кВ і α = 0 хід розрахункової кривої σ(τ) збігається з експериментальними даними.В модели нелокального термоупругого пика низкоэнергетического иона проанализировано формирование внутренних напряжений в покрытии, осаждаемом из наклонного пучка ионов при импульсном потенциале смещения с различными значениями частоты f и длительности tₚ импульсов. Проведен расчет напряжений σ в TiN-покрытии, осаждаемом из потока ионов Ti в режиме импульсного потенциала при различных углах падения ионов α и различных значениях временного параметра τ = f tₚ. Установлено, что в области 0,01 < τ <0,2 при увеличении α напряжение σ изменяется немонотонно, уменьшаясь вплоть до углов падения α ~ 70º с последующим ростом, причем при U = 1,5 кВ и α = 0 ход расчетной кривой σ(τ) совпадает с экспериментальными данными

Magnetic field losses in Nd-Fe-B magnets under 10 MeV electron irradiation

Reversible changes in magnetic properties of Nd-Fe-B magnets under electron beam with the energy of 10 MeV and bremsstrahlung irradiation were investigated. It was shown that direct electron beam irradiation resulted in the decrease of magnetic flux and substantial alteration in the magnetic pattern on the surface of the samples. Increasing the radiation dose in 10 times did not lead to a linear reduction of magnetic flux. Bremsstrahlung also did not produce any significant drop in magnetic performance. Re-magnetization after the irradiation allowed to restore the initial magnetic properties of Nd-Fe-B magnets.Експериментально досліджений розподіл магнітного поля зразків магнітів, виготовлених з Nd-Fe-B сплаву, при опроміненні їх електронним пучком з енергією 10 МеВ, а також гальмівним випромінюванням такого пучка. Проведені дослідження показали, що величина і розподіл поля навколо магнітів змінюються при прямому опроміненні поверхні електронним пучком. Збільшення дози опромінення в 10 разів не приводить до лінійного зменшення поля зразка, який досліджувався. Під впливом гальмівного випромінювання електронів у зразку, розташованому поза впливом електронного пучка, істотної зміни магнітного поля не спостерігається. Повторне намагнічування зразка після опромінення електронним пучком дозволяє відновити первісну величину і розподіл поля навколо зразка.Экспериментально исследовано изменение магнитного поля образцов магнитов, изготовленных из Nd-Fe-B сплава, при облучении их электронным пучком с энергией 10 МэВ, а также тормозным излучением такого пучка. Проведенные исследования показали, что величина и распределение поля вокруг магнитов изменяются при прямом облучении поверхности электронным пучком. Увеличение дозы облучения в 10 раз не приводит к линейному изменению наблюдаемого изменения поля образца. Под воздействием тормозного излучения электронов в образце, расположенном вне воздействия электронного пучка, существенного изменения поля не наблюдается. Повторное намагничивание образца после облучения электронным пучком позволяет восстановить первоначальную величину и распределение поля вокруг образца

Intrinsic Stress Formation at Plasma-Ion Deposition of TiN Coatings in Pulse Potential Mode

Formula for intrinsic stress calculation in coatings deposited from ion flux in the pulse potential mode is derived. The case of deposition of ions with different charges is taken into account. The criterion of applicability of derived formula is proposed which permits determining critical parameters of the pulse potential mode. Calculation of stress in TiN coatings at deposition of low-energy ions Ti+ from filtered vacuum arc plasma is brought. The qualitative agreement of calculated stresses with experimental data is stated. The important role of deposition temperature for intrinsic stress control in deposited coating is noted