Multilayer and high-entropy alloy-based protective coatings for solving the issue of critical raw materials in the aerospace industry

Aerospace is an actively developing industry that continuously requires the implementation of modern technologies. The rapid growth in new vehicle production demands much support. Hence, the problem of resources with complicated supply and distribution is always of current interest. These critical raw materials (CRMs) are involved in almost all areas of aerospace manufacturing and service. An efficient and profitable solution to the problem of critical materials can be found in protective coatings, especially in such advanced concepts as multilayer and high-entropy alloy (HEA)-based coatings. In this paper, we study both ways of manufacturing effective coatings. We have shown that multilayer CrN/MoN coatings with exceptional toughness and hardness could find promising applications in the aerospace industry. The developed strategy for the novel materials screening based on the prediction of their properties has been demonstrated on the example of the refractory HEA-based coatings. A brief state of the art of the EU critical raw materials and their place in the aerospace/defence industry has been given.The study has been partially supported and funded by the Ukrainian state budget via the project “Improved Physical and Mechanical Properties of Multilayer Protective Coatings Based on High Entropy Alloy Nitrides” (project № 0120U100475

Процес управління ресурсозабезпеченням діяльності підприємства з урахуванням гендерного фактору

The study of the process of resources provision management of enterprise activity taking into account the gender factor was conducted. It was determined that the present environment requires business entities to take into account the gender factor when managing the resource portfolio of the enterprise. Investigation of the role of women in enterprise activity suggests that in most cases, the involvement of women in the enterprise activity usually comes with gender stereotypes.The peculiarities of the influence of gender aspects on resource provision of the enterprise activity were investigated. It was determined that for each economic entity, there are individual resource combinations that form resource asymmetry and increase the level of competitiveness of the enterprise. It is determined that the reasons of the increase of gender asymmetry are caused by the following factors: the development of society (demographic, technological, socio-economic); gender (discriminatory factor), behavioral. Identification of components of the resource portfolio, taking into account the existing influence of the gender factor on the efficiency of business processes was conducted. The fundamental novelty in the systematization of elements of resource provision of the enterprise's activity is obtaining a set of weight coefficients, which allows evaluating the efficiency of the functioning of enterprises on the basis and taking into account the differentiation of components of the resource portfolio.The expediency of using the method of solving the target task of managing resources provision activities of enterprises of the brewing industry is substantiated by determining the dependence of the indicator of enterprise efficiency on the volume of investment in private resources. It was proposed to construct a decision matrix using the comparative approach and the determined coefficients of the importance of the resource tree elements for assessing the effectiveness of the results of the resource provision of the enterprises of the brewing industry.Проведено исследование процесса управления ресурсообеспечением деятельности предприятий с учетом гендерного фактора. Определено, что на сегодняшний день есть необходимость для субъектов хозяйствования при управлении ресурсным портфелем предприятия учитывать гендерный фактор. Исследование роли женщин в деятельности предприятия указывают на то, что в большинстве случаев привлечение женщин к работе предприятия происходит не без проявления гендерных стереотипов.Исследованы особенности влияния гендерных аспектов на ресурсообеспеченность деятельности предприятия. Установлено, что для каждого субъекта хозяйствования присущи индивидуальные ресурсные комбинации, которые формируют ресурсную асимметрию и повышают уровень конкурентоспособности предприятия. Определено, что причины усиления гендерной асимметрии определяются факторами, а именно: развития социума (демографического, технологического, социально-экономического) гендерного порядка (дискриминационним фактором); поведенческим. Осуществлена идентификация компонентов ресурсного портфеля с учетом имеющегося влияния гендерного фактора на эффективность бизнес-процессов. Принципиальной новизной в систематизации элементов ресурсообеспечения деятельности предприятия является получение набора значимых коэффициентов, что позволяет оценить эффективность функционирования предприятий на основании и с учетом дифференциации составляющих ресурсного портфеля.Обоснована целесообразность использования метода решения целевой задачи управления ресурсообеспечением деятельности предприятий пивоваренной промышленности, за счет определения зависимости показателя эффективности функционирования предприятия от объемов инвестирования в личные ресурсы. Предложено построить матрицу принятия решений с использованием сравнительного подхода и определенных коэффициентов весомости элементов ресурсного дерева для оценки эффективности результатов ресурсообеспеченности деятельности предприятий пивоваренной промышленностиПроведено дослідження процесу управління ресурсозабезпеченням діяльності підприємств з урахуванням гендерного фактору. Визначено, що сьогодення вимагає від суб’єктів господарювання при управлінні ресурсним портфелем підприємства враховувати гендерний фактор. Дослідження ролі жінок в діяльності підприємства вказують на те, що у більшості випадків залучення жінок до діяльності підприємства відбувається не без прояву гендерних стереотипів.Досліджено особливості впливу гендерних аспектів на ресурсозабезпеченість діяльності підприємства. Встановлено, що для кожного суб’єкта господарювання притаманні індивідуальні ресурсні комбінації, які формують ресурсну асиметрію та підвищують рівень конкурентоспроможності підприємства. Визначено, що причини посилення гендерної асиметрії обумовлюються факторами, а саме: розвитку соціуму (демографічного, технологічного, соціально-економічного); гендерного порядку (дискримінаціонним фактором); поведінковим. Здійснено ідентифікацію компонентів ресурсного портфеля з урахуванням наявного впливу гендерного фактору на ефективність бізнес-процесів. Принциповою новизною в систематизації елементів ресурсозабезпечення діяльності підприємства є отримання набору вагових коефіцієнтів, що дозволяє оцінити ефективність функціонування підприємств на підставі і з урахуванням диференціації складових ресурсного портфеля.Обґрунтовано доцільність використання методу вирішення цільового завдання управління ресурсозабезпеченням діяльності підприємств пивоварної промисловості, за рахунок визначення залежності показника ефективності функціонування підприємства від обсягів інвестування в приватні ресурси. Запропоновано побудувати матрицю прийняття рішень з використанням порівняльного підходу та визначених коефіцієнтів вагомості елементів ресурсного дерева для оцінювання ефективності результатів ресурсозабезпеченості діяльності підприємств пивоварної промисловост

Процес управління ресурсозабезпеченням діяльності підприємства з урахуванням гендерного фактору

The study of the process of resources provision management of enterprise activity taking into account the gender factor was conducted. It was determined that the present environment requires business entities to take into account the gender factor when managing the resource portfolio of the enterprise. Investigation of the role of women in enterprise activity suggests that in most cases, the involvement of women in the enterprise activity usually comes with gender stereotypes.The peculiarities of the influence of gender aspects on resource provision of the enterprise activity were investigated. It was determined that for each economic entity, there are individual resource combinations that form resource asymmetry and increase the level of competitiveness of the enterprise. It is determined that the reasons of the increase of gender asymmetry are caused by the following factors: the development of society (demographic, technological, socio-economic); gender (discriminatory factor), behavioral. Identification of components of the resource portfolio, taking into account the existing influence of the gender factor on the efficiency of business processes was conducted. The fundamental novelty in the systematization of elements of resource provision of the enterprise's activity is obtaining a set of weight coefficients, which allows evaluating the efficiency of the functioning of enterprises on the basis and taking into account the differentiation of components of the resource portfolio.The expediency of using the method of solving the target task of managing resources provision activities of enterprises of the brewing industry is substantiated by determining the dependence of the indicator of enterprise efficiency on the volume of investment in private resources. It was proposed to construct a decision matrix using the comparative approach and the determined coefficients of the importance of the resource tree elements for assessing the effectiveness of the results of the resource provision of the enterprises of the brewing industry.Проведено исследование процесса управления ресурсообеспечением деятельности предприятий с учетом гендерного фактора. Определено, что на сегодняшний день есть необходимость для субъектов хозяйствования при управлении ресурсным портфелем предприятия учитывать гендерный фактор. Исследование роли женщин в деятельности предприятия указывают на то, что в большинстве случаев привлечение женщин к работе предприятия происходит не без проявления гендерных стереотипов.Исследованы особенности влияния гендерных аспектов на ресурсообеспеченность деятельности предприятия. Установлено, что для каждого субъекта хозяйствования присущи индивидуальные ресурсные комбинации, которые формируют ресурсную асимметрию и повышают уровень конкурентоспособности предприятия. Определено, что причины усиления гендерной асимметрии определяются факторами, а именно: развития социума (демографического, технологического, социально-экономического) гендерного порядка (дискриминационним фактором); поведенческим. Осуществлена идентификация компонентов ресурсного портфеля с учетом имеющегося влияния гендерного фактора на эффективность бизнес-процессов. Принципиальной новизной в систематизации элементов ресурсообеспечения деятельности предприятия является получение набора значимых коэффициентов, что позволяет оценить эффективность функционирования предприятий на основании и с учетом дифференциации составляющих ресурсного портфеля.Обоснована целесообразность использования метода решения целевой задачи управления ресурсообеспечением деятельности предприятий пивоваренной промышленности, за счет определения зависимости показателя эффективности функционирования предприятия от объемов инвестирования в личные ресурсы. Предложено построить матрицу принятия решений с использованием сравнительного подхода и определенных коэффициентов весомости элементов ресурсного дерева для оценки эффективности результатов ресурсообеспеченности деятельности предприятий пивоваренной промышленностиПроведено дослідження процесу управління ресурсозабезпеченням діяльності підприємств з урахуванням гендерного фактору. Визначено, що сьогодення вимагає від суб’єктів господарювання при управлінні ресурсним портфелем підприємства враховувати гендерний фактор. Дослідження ролі жінок в діяльності підприємства вказують на те, що у більшості випадків залучення жінок до діяльності підприємства відбувається не без прояву гендерних стереотипів.Досліджено особливості впливу гендерних аспектів на ресурсозабезпеченість діяльності підприємства. Встановлено, що для кожного суб’єкта господарювання притаманні індивідуальні ресурсні комбінації, які формують ресурсну асиметрію та підвищують рівень конкурентоспроможності підприємства. Визначено, що причини посилення гендерної асиметрії обумовлюються факторами, а саме: розвитку соціуму (демографічного, технологічного, соціально-економічного); гендерного порядку (дискримінаціонним фактором); поведінковим. Здійснено ідентифікацію компонентів ресурсного портфеля з урахуванням наявного впливу гендерного фактору на ефективність бізнес-процесів. Принциповою новизною в систематизації елементів ресурсозабезпечення діяльності підприємства є отримання набору вагових коефіцієнтів, що дозволяє оцінити ефективність функціонування підприємств на підставі і з урахуванням диференціації складових ресурсного портфеля.Обґрунтовано доцільність використання методу вирішення цільового завдання управління ресурсозабезпеченням діяльності підприємств пивоварної промисловості, за рахунок визначення залежності показника ефективності функціонування підприємства від обсягів інвестування в приватні ресурси. Запропоновано побудувати матрицю прийняття рішень з використанням порівняльного підходу та визначених коефіцієнтів вагомості елементів ресурсного дерева для оцінювання ефективності результатів ресурсозабезпеченості діяльності підприємств пивоварної промисловост

Microstructure, mechanical and tribological properties of advanced layered WN/MeN (Me = Zr, Cr, Mo, Nb) nanocomposite coatings

Due to the increased demands for drilling and cutting tools working at extreme machining conditions, protective coatings are extensively utilized to prolong the tool life and eliminate the need for lubricants. The present work reports on the effect of a second MeN (Me = Zr, Cr, Mo, Nb) layer in WN-based nanocomposite multilayers on microstructure, phase composition, and mechanical and tribological properties. The WN/MoN multilayers have not been studied yet, and cathodic-arc physical vapor deposition (CA-PVD) has been used to fabricate studied coating systems for the first time. Moreover, first-principles calculations were performed to gain more insight into the properties of deposited multilayers. Two types of coating microstructure with different kinds of lattices were observed: (i) face-centered cubic (fcc) on fcc-W2N (WN/CrN and WN/ZrN) and (ii) a combination of hexagonal and fcc on fcc-W2N (WN/MoN and WN/NbN). Among the four studied systems, the WN/NbN had superior properties: the lowest specific wear rate (1.7 × 10^-6 mm^3/Nm) and high hardness (36 GPa) and plasticity index H/E (0.93). Low surface roughness, high elastic strain to failure, Nb2O5 and WO3 tribofilms forming during sliding, ductile behavior of NbN, and nanocomposite structure contributed to high tribological performance. The results indicated the suitability of WN/NbN as a protective coating operating in challenging conditions

Інструмент або виріб з багатокомпонентним наноструктурним покриттям

Інструмент або виріб з багатокомпонентним наноструктурним покриттям, що містить сталеву основу з нанесеним на неї нітридним покриттям, який відрізняється тим, що нітридне покриття складається, принаймні з одного однофазного шару, нанесеного безпосередньо на основу, має товщину від 6 до 8 мкм та виконане із суміші титану, цирконію, гафнію, ванадію, ніобію, танталу і азоту при наступному співвідношенні компонентів, ат. %: титан 7-10, цирконій 7-16, гафній 8-12, ванадій 5-6, ніобій 8-12, тантал 4-5, азот 36-55, та імплантоване іонами Au - дозою від 1•10-17 см-2до 3•10-17 см-2 з кінетичною енергією 60 кеВ

Багатокомпонентні наноструктурні покриття (TiAlSiY)N з надвисокою твердістю

До ріжучих інструментів та різноманітних деталей, що використовуються у металургійній промисловості та в аерокосмічній галузі останнім часом висуваються підвищені вимоги щодо їх ефективності та витривалості при експлуатації в екстремальних умовах. Вони повинні демонструвати високу твердість, стійкість до окислення, термічну стійкість, а також витримувати великі навантаження без руйнування. Для поліпшення характеристик основного матеріалу ріжучих інструментів найчастіше застосовують нанесення на його поверхню шару захисного покриття. Останнім часом у якості таких покриттів широко застосовуються системи багатокомпонентних нітридів

Багатокомпонентні наноструктурні покриття (TiAlSiY)N з надвисокою твердістю

До ріжучих інструментів та різноманітних деталей, що використовуються у металургійній промисловості та в аерокосмічній галузі останнім часом висуваються підвищені вимоги щодо їх ефективності та витривалості при експлуатації в екстремальних умовах. Вони повинні демонструвати високу твердість, стійкість до окислення, термічну стійкість, а також витримувати великі навантаження без руйнування. Для поліпшення характеристик основного матеріалу ріжучих інструментів найчастіше застосовують нанесення на його поверхню шару захисного покриття. Останнім часом у якості таких покриттів широко застосовуються системи багатокомпонентних нітридів

The influence of nitrogen pressure on the fabrication of the two-phase superhard nanocomposite (TiZrNbAlYCr)N coatings

The multicomponent nitride coatings from TiZrNbAlYCr high entropy alloy (HEA) were fabricated using the vacuum-arc method. The effect of nitrogen pressure on the crystallite size, elemental and phase composition of (TiZrNbAlYCr)N coatings was investigated. A bias voltage applied to the substrate during the deposition process was −200 V. The partial nitrogen pressure was 0.05 Pa, 0.27 Pa, and 0.5 Pa. Body-centered cubic (BCC) lattice with crystallites of 15 nm in size was formed at the lowest pressure. An increase in the pressure led to the formation of the two-phase structure: BCC phase with crystallite size of 15 nm and face-centered cubic (FCC) phase with crystallite size of about 3.5 nm. The same two-phase state was found in coatings fabricated at 0.5 Pa, while the mean crystallite size was 7 nm. The maximum hardness of the deposited coatings was about 47 GPa.Crystallite

The influence of nitrogen pressure on the fabrication of the two-phase superhard nanocomposite (TiZrNbAlYCr)N coatings

The multicomponent nitride coatings from TiZrNbAlYCr high entropy alloy (HEA) were fabricated using the vacuum-arc method. The effect of nitrogen pressure on the crystallite size, elemental and phase composition of (TiZrNbAlYCr)N coatings was investigated. A bias voltage applied to the substrate during the deposition process was −200 V. The partial nitrogen pressure was 0.05 Pa, 0.27 Pa, and 0.5 Pa. Body-centered cubic (BCC) lattice with crystallites of 15 nm in size was formed at the lowest pressure. An increase in the pressure led to the formation of the two-phase structure: BCC phase with crystallite size of 15 nm and face-centered cubic (FCC) phase with crystallite size of about 3.5 nm. The same two-phase state was found in coatings fabricated at 0.5 Pa, while the mean crystallite size was 7 nm. The maximum hardness of the deposited coatings was about 47 GPa.Crystallite

MXenes—A New Class of Two-Dimensional Materials: Structure, Properties and Potential Applications

A new class of two-dimensional nanomaterials, MXenes, which are carbides/nitrides/carbonitrides of transition and refractory metals, has been critically analyzed. Since the synthesis of the first family member in 2011 by Yury Gogotsi and colleagues, MXenes have quickly become attractive for a variety of research fields due to their exceptional properties. Despite the fact that this new family of 2D materials was discovered only about ten years ago, the number of scientific publications related to MXene almost doubles every year. Thus, in 2021 alone, more than 2000 papers are expected to be published, which indicates the relevance and prospects of MXenes. The current paper critically analyzes the structural features, properties, and methods of synthesis of MXenes based on recent available research data. We demonstrate the recent trends of MXene applications in various fields, such as environmental pollution removal and water desalination, energy storage and harvesting, quantum dots, sensors, electrodes, and optical devices. We focus on the most important medical applications: photo-thermal cancer therapy, diagnostics, and antibacterial treatment. The first results on obtaining and studying the structure of high-entropy MXenes are also presented