Введение
Глава 1. Литературный обзор 12
1.1. Методы изучения механических свойств (твердости) материалов и микротвердости тонких вакуумных покрытий 12
1.1.1. Физические основы твердости материалов 12
1.1.2. Статические методы определения микротвердости 14
1.1.3. Метод непрерывного вдавливания индентора (метод кинетической микротвердости) 17
1.1.4. Динамический метод определения твердости материалов 20
1.1.5. Измерение твердости методом скрайбирования
1.2. Особенности поведения материалов в процессе деформирования при микроиндентировании 23
1.2.1. Виды деформированного состояния твердых тел при нагружении 24
1.2.2. Деформирование материалов при сосредоточенном нагружении 27
1.2.3. Микромеханизмы межузельной (краудионной) пластичности при индентировании 28
1.2.4. Деформирование аморфных материалов в процессе микроиндентирования 31
1.2.5. Разрушение хрупких материалов при индентировании 33
1.3. Взаимосвязь механических характеристик покрытий (микротвердости) со структурными особенностями углеродных конденсатов, получаемых в условиях ионной бомбардировки на холодных подложках 35
1.3.1 .Аллотропные модификации углерода. Аморфный углерод. 36
1.3.2. Свойства алмазоподобных покрытий 40
1.3.3. Влияние условий осаждения на структуру, фазовый состав и свойства алмазоподобных пленок углерода 42
1.3.4. Исследование микротвердости углеродных покрытий при изменении основных параметров процесса конденсации 44
1.4. Моделирование процесса взаимодействия индентора с поверхностью твердого тела при индентировании 49
1.4.1 Математическое описание процесса индентирования твердых тел и тел с покрытиями 49
1.4.2. Компьютерное моделирование процесса индентирования 58
1.4.2.1. Моделирование методом молекулярной динамики 58
1.4.2.2. Использование метода конечных элементов 59
Глава 2. Моделирование процесса микроиндентирования системы «пленка - подложка» 65
2.1. Кинематическая модель индентирования системы «пленка подложка»- 66
Глава 3. Аналитическое исследование влияния толщины сверхтвердого алмазоподобного покрытия на микротвердость композиции 75
3.1. Теоретическое исследование влияния сверхтвердого углеродного покрытия толщиной 100-1000 нм на микротвердость системы «пленка - подложка» 75
3.2. Компьютерное моделирование процесса индентирования подложки с покрытием 78
Глава. 4 Экспериментальное исследование влияния сверхтвердых углеродных покрытий нанометровой толщины на микротвердость системы «пленка - подложка» 84
4.1. Особенности метода получения углеродных алмазоподобных покрытий 84
4.2. Экспериментальное оборудование, материалы и методики исследований 86
4.2.1. Описание исследуемых образцов, особенности их подготовки перед нанесением углеродного покрытия 86
4.2.2. Экспериментальная установка УВНИПА 1-001 87
4.2.3. Сканирующий зондовый микроскоп «Смена-А» 89
4.3. Анализ влияния сверхтвердых углеродных покрытий на микротвердость пластичных подложек 91
4.3.1. Исследование микротвердости образцов жесткого диска методом микроиндентирования 91
4.3.2. Влияние толщины углеродного покрытия, полученного при оптимальных условиях конденсации, на величину микротвердости поверхности жесткого диска 93
4.3.3. Исследование механических свойств системы «сверхтвердое покрытие - пластичная подложка» методом наноиндентирования 98
4.4. Исследование влияния толщины пленки на микротвердость системы «стальная подложка - углеродное алмазоподобное покрытие» 101
4.4.1. Исследование микротвердости образцов стали 12Х18Н10Т методом микроиндентирования 101
4.4.2. Влияние толщины алмазоподобной пленки, полученной при оптимальных условиях конденсации, на величину микротвердости системы «сверхтвердое углеродное покрытие - пластичная подложка» 102
4.5. Сравнение расчетных и экспериментальных значений микротвердости системы «углеродная пленка - пластичная подложка» 107
Глава 5. Восстановление деформированной при микроинденти ровании поверхности пластичной подложки с углеродным алмазоподобным покрытием . 116
5.1. Влияние толщины углеродной пленки на процесс восстановления деформированной при микроиндентировании поверхности подложки с покрытием 117
Заключение 124
Использованная литература 125
Приложения 144
