Design of hard surfaces with metal (Hf/V) nitride multinanolayers

Physical properties as mechanical and tribological evolution on 4140 steel surfaces coated with hafnium nitride/vanadium nitride [HfN/VN]n multinanolayered systems deposited in various bilayer periods via magnetron sputtering has been exhaustively studied in this work. The coatings have been characterized in terms of structural, chemical, morphological, mechanical, and tribological properties by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, atomic force microscopy, scanning and transmission electron microscopies, nanoindentation, pin-on-disc and scratch tests. Moreover, the failure mode mechanisms were observed via scanning electron microscopy. The preferential growth in the face-centered cubic (111) crystal structure for [HfN/VN]n multilayered coatings have been shown by X-ray diffraction results. The best enhancement of the mechanical behavior has been obtained when the bilayer period was 15 nm (n = 80), yielding the highest hardness (37 GPa) and elastic modulus was (351 GPa). The values of the hardness and elastic modulus were 1.48 and 1.32 times higher than the coating with n = 1, respectively, as well as the lowest friction coefficient (~ 0.15) and the highest critical load (72 N). These results indicated significant enhancements in mechanical, tribological, and adhesion properties, compared to HfN/VN multilayered systems with bilayer period of 1200 nm (n = 1). The hardness and toughness enhancement in the multilayered coatings could be attributed to the different mechanisms that produce the layer formation with nanometric thickness due to the number of interfaces acting as obstacles for crack deflection and dissipation of crack energy. Due to the emergent characteristics of the synthesized multinanolayered material, the developed adaptive coating could be considered as higher ordered tool machining systems, capable of sustaining extreme operating conditions for industrial applications.Фізичні властивості як механічні і трибологічні зміни на поверхні сталі марки 4140 з покриттям із нанобагатошарових систем нітриду гафнію/нітриду ванадію [HfN/VN]n, нанесених магнетронним розпиленням з різними проміжками між двома шарами, були ретельно вивчені в цій роботі. Структурні, хімічні, морфологічні і трибологічні властивості покриттів визначали дифракцією рентгенівських променів, фотоелектронною рентгенівською спектроскопією, атомно-силовою мікроскопією, растровою та просвічувальною електронною мікроскопією, наноіндентуванням, методом “штифт на крузі” і випробуванням дряпанням. Крім того, механізми відмов спостерігали за допомогою растрової електронної мікроскопії. Результати дифракції рентгенівських променів показали краще зростання (111) граніцентрованої кристалічної структури для багатошарових покриттів [HfN/VN]n. Максимальне підвищення механічних характеристик було досягнуто при товщині бішару HfN/VN, що дорівнював 15 нм (число шарів 80), твердість складала 37 ГПа, а модуль пружності – 351 ГПа. Ці значення твердості і модуля пружності були вище, ніж у покриття з n = 1 (в 1,48 і 1,32 рази відповідно), також це багатошарове покриття мало найнижчий (~ 0,15) коефіцієнт тертя і найвище (72 Н) критичне навантаження. Ці результати показали значне поліпшення механічних, трибологічних і адгезійних властивостей порівняно з HfN/VN багатошарової системою з товщиною бішару 1200 нм (n = 1). Підвищення твердості і в’язкості руйнування багатошарових покриттів може бути пояснено різними механізмами утворювання шарів нанометричної товщини, зумовлених кількістю меж розділу, що діють як перешкоди для відхилення тріщини і розсіювання її енергії. Завдяки покращеним характеристикам синтезованого багатошарового матеріалу, розроблене адаптивне покриття можна розглядати як більш високо впорядковану інструментальну систему обробки, здатну підтримувати екстремальні робочі умови при використанні в промисловості.Физические свойства как механические и трибологические изменения на поверхности стали марки 4140 с покрытием из наномногослойных систем нитрида гафния/нитрида ванадия [HfN/VN]n, нанесенных магнетронным распылением с различными промежутками между двумя слоями, были тщательно изучены в этой работе. Структурные, химические, морфологические и трибологические свойства покрытий определяли дифракцией рентгеновских лучей, фотоэлектронной рентгеновской спектроскопией, атомно-силовой микроскопией, растровой и просвечивающей электронной микроскопией, наноиндентированием, методом “штифт на круге” и испытания царапаньем. Кроме того, механизмы отказов наблюдали посредством растровой электронной микроскопии. Результаты дифракции рентгеновских лучей показали предпочтительный рост (111) гранецентрированной кристаллической структуры для многослойных покрытий [HfN/VN]n. Максимальное повышение механических характеристик было достигнуто при толщине бислоя HfN/VN равной 15 нм (число слоев 80), твердость была равна 37 ГПа, а модуль упругости – 351 ГПа. Эти значения твердости и модуля упругости были выше, чем у покрытия с n = 1 (в 1,48 и 1,32 раза соответственно), также у этого многослойного покрытия был самый низкий (~ 0,15) коэффициент трения и самая высокая (72 Н) критическая нагрузка. Эти результаты показали значительное улучшение механических, трибологических и адгезионных свойств по сравнению с HfN/VN многослойной системой с толщиной бислоя 1200 нм (n = 1). Повышение твердости и вязкости разрушения многослойных покрытий может быть объяснено различными механизмами образования слоев нанометрической толщины, обусловленных количеством границ раздела, действующих как препятствия для отклонения трещины и рассеяния ее энергии. Благодаря улучшенным характеристикам синтезированного многонанослойного материала, разработанное адаптивное покрытие можно рассматривать как более высоко упорядоченную инструментальную обрабатывающую систему, способную поддерживать экстремальные рабочие условия при использовании в промышленности

Non Abelian TQFT and scattering of self dual field configuration

A non-abelian topological quantum field theory describing the scattering of self-dual field configurations over topologically non-trivial Riemann surfaces, arising from the reduction of 4-dim self-dual Yang-Mills fields, is introduced. It is shown that the phase space of the theory can be exactly quantized in terms of the space of holomorphic structures over stable vector bundles of degree zero over Riemann surfaces. The Dirac monopoles are particular static solutions of the field equations. Its relation to topological gravity is discussed.Comment: 13 pages, Late

The biological concept of culture. The animal roots of human culture

El objetivo del presente estudio es abordar el concepto de cultura desde el prisma de la biología evolutiva. Presento así, el concepto biológico de cultura tradicionalmente aceptado, o sea, el propuesto por J. Bonner, contrastándolo con mi propia definición tentativa, no sin antes establecer las diferencias esenciales entre evolución biológica y evolución cultural y sentando mi posición sobre la existencia, cada vez más aceptada, de una cultura animal no humana.The aim of this study is to tackle the concept of culture from the perspective of evolutionary biology. I present in this paper, the biological concept of culture traditionally accepted (proposed by J. Bonner) contrasting it with my own tentative definition, but first establishing the essential differences between biological evolution and cultural evolution and stating my position on the existence, increasingly accepted about a non-human animal culture

On Auxiliary Fields in BF Theories

We discuss the structure of auxiliary fields for non-Abelian BF theories in arbitrary dimensions. By modifying the classical BRST operator, we build the on-shell invariant complete quantum action. Therefore, we introduce the auxiliary fields which close the BRST algebra and lead to the invariant extension of the classical action.Comment: 7 pages, minor changes, typos in equations corrected and acknowledgements adde