Социально-гигеническое исследование наркомании и алкоголизма с целью разработки комплекса мер по их профилактике (на примере Свердловской обл.) [Электронный ресурс] Спектор Шлема Ицькович

Содержание к диссертации

Введение

Глава I Состояние вопроса 8

1.1. Современные тенденции «конструирования» вакуумных ионно-плазменных покрытий 10

1.1.1. Комплексные методы нанесения покрытий 10

1.1.2. Многокомпонентные покрытия 13

1.1.3. Многослойные покрытия 18

1.2. Оборудование для вакуумной ионно-плазменной обработки поверхности 26

1.3. Методы контроля качества покрытий 35

1.4. Параметры технологического процесса вакуумной ионно-плазменной обработки 38

1.5. Эксплуатационные свойства вакуумных ионно-плазменных покрытий различного назначения 42

1.6. Влияние технологических параметров формирования покрытий на их служебные свойства 48

1.7. Заключение по литературному обзору и постановка задач исследования 56

Глава II Объекты и методы исследования 59

2.1. Объекты исследования 59

2.2. Методы исследования 60

2.2.1. Метод измерения контактной разности потенциалов . 60

2.2.2. Методы рентгеноструктурного анализа 64

2.2.3. Методика измерения остаточных напряжений 66

2.2.4 Методика измерения микротвердости тонких покрытий 66

2.2.5. Рентгеновский метод определения толщины покрытия 69

2.2.6. Химический анализ по глубине состава покрытия и подложки 72

2.2.7. Спектрометрия ядерного обратного рассеяния (ЯОР)... 72

Глава III Исследование эффективности процессов очистки и активации поверхности деталей из сталей, титановых и жаропрочных никелевых сплавов 75

3.1. Выбор метода оценки состояния поверхностного слоя на этапах очистки и активации при вакуумной ионно-плазменной обработке 75

3.2. Исследование изменения состояния поверхности на технологическом этапе предварительной очистки 79

3.3. Исследование изменения структуры и свойств поверхности при очистке в тлеющем разряде и ионной бомбардировке активной металлической плазмой 85

3.4. Оптимизация процесса удаления оксидов при активирующем нагреве поверхности 94

Глава IV Исследование влияния параметров технологического нагрева и конденсации газовой и металлической плазмой на процессы модифицирования поверхности и формирование покрытий 102

4.1. Модифицирование поверхности образцов из сталей и титановых сплавов активной газовой плазмой 102

4.2. Модифицирование поверхности образцов из жаропрочных никелевых сплавов активной металлической плазмой 115

4.3. Исследование процессов формирования поверхностных структур при конденсации покрытий активной металлической плазмой 121

Глава V Практическая реализация технологий вакуумной ионно- плазменной обработки деталей авиационной техники 131

5.1. Комплексная система обеспечения качества вакуумной ионно-плазменной обработки 131

5.2. Обеспечение износостойкости деталей типа «втулка» из титанового сплава ВТ6 135

5.3. Оптимизация режимов нанесения многослойных покрытий

на поверхность деталей из сталей 145

5.4. Комбинированная вакуумная ионно-плазменная обработка поверхности деталей из стали 12Х18Н10Т 160

Выводы по работе 173

Список литературы

• Оборудование для вакуумной ионно-плазменной обработки поверхности
• Метод измерения контактной разности потенциалов
• Исследование изменения состояния поверхности на технологическом этапе предварительной очистки
• Модифицирование поверхности образцов из жаропрочных никелевых сплавов активной металлической плазмой

Введение к работе

Актуальность проблемы: Актуальность исследований наркомании и алкоголизма продиктована значительным распространением этих заболеваний, как в мире, так и в Российской Федерации, и тяжелыми медицинскими, социальными и экономическими последствиями, вызываемыми наркотиками и злоупотреблением алкоголем (Райнер Телле, 1999, Стародубов В.И., 1998, Carnwath Т., Smith I., 2002, и др.).

В конце XX начале XXI вв. ситуация с распространением наркомании в России стала одной из центральных проблем здравоохранения. Общее число больных с психическими и поведенческими расстройствами, связанными с употреблением наркотиков, алкоголя и иных психоактивных веществ в 2003 г. составило 2,4 % общей численности населения страны (Кошкина Е.А., Киржанова В.В., 2004).

Тенденции распространения наркомании и алкоголизма в Российской Федерации имеют выраженные региональные различия (Богданов С. И.,

2002. Горный Б.Э. Кутумова О.Ю., 2003, Кошкина Е.А., Вышинский К.В.,

2003. и др.). В связи с этим особую важность приобретает организация борьбы и профилактики наркомании и алкоголизма в конкретном регионе с учетом социально-гигиенических, социально-экономических и других региональных особенностей.

Самым грозным последствием наркомании и алкоголизма является значительный рост случаев преждевременной смертности людей в трудоспособном возрасте. Несмотря на большое количество исследований медико-социальных последствий, вызванных потреблением наркотиков и алкоголя, публикаций, по анализу причин, способствующих распространению этих тяжелых социальных явлений и оценке экономического ущерба, наносимого обществу наркоманией и алкоголизмом недостаточно. Между тем только комплексное изучение всех

5 вышеперечисленных аспектов позволит найти новые подходы к созданию эффективной системы профилактики наркомании и алкоголизма в регионе.

Цель работы:

На основании комплексного социально-гигиенического исследования распространения наркомании и алкоголизма, их причинно-следственных связей с социально-экономическими факторами региона разработать и внедрить систему комплексной профилактики наркомании и алкоголизма в крупном промышленном регионе.

Задачи исследования:

1. провести комплексную оценку эпидемиологической ситуации, связанную с распространением наркомании и алкоголизма в крупном промышленном регионе Российской Федерации в период с 1998 по 2003 г.;

2. изучить роль социально-экономических факторов в распространении наркомании и алкоголизма;

3. исследовать уровень и причины смертности в группе больных наркоманией и алкоголизмом;

4. провести оценку экономических потерь вследствие преждевременной смерти, связанной с алкогольной и наркологической патологией среди трудоспособного населения в Свердловской области;

5. разработать и внедрить систему комплексной профилактики наркомании и алкоголизма на региональном уровне.

Научная новизна и теоретическая значимость исследования

В крупном промышленном регионе России:

изучена и проведена сравнительная оценка эпидемиологической ситуации в т.ч. в разрезе 50 районов Свердловской области по употреблению наркотических средств;

проведен анализ влияния социально-экономических факторов, лежащих в основе распространения злоупотребления наркотическими средствами и алкоголем;

рассчитана оценка социально-экономических последствий

злоупотребления наркотиками и алкоголем в субъекте Федерации;

предложена научно обоснованная система межведомственного и информационного взаимодействия по профилактике наркомании.

Практическая значимость:

Установлены возрастные и тендерные особенности

эпидемиологической ситуации заболеваемости алкоголизмом и наркоманией в Свердловской области, что позволило обосновать дифференцированные мероприятия по их профилактике

Выделены социально-экономические факторы, способствующие заболеваемости наркоманией и алкоголизмом в регионе, что нашло отражение в формировании стратегии борьбы с наркоманией в регионе.

Проведена экономическая оценка медико-социальных последствий преждевременной смертности от наркотиков и алкоголизма.

Во всех городах Свердловской области внедрена межведомственная система комплексной профилактики наркомании и алкоголизма на принципах программно-целевого планирования.

Апробация работы:

Результаты работы доложены на: 14 научно-практических конференциях
и симпозиумах, в т.ч. Me лоду нар одной конференции «Новые методы лечения
и реабилитации в наркологии (заместительная терапия,

психофармакотерапия, психотерапия)», Казань (2004), 2-м Европейском форуме «Профилактика наркомании среди несовершеннолетних», Екатеринбург (2004), V Всероссийской научно-практической конференции «Состояние перспективы социально-медицинской работы с ветеранами и участниками воорул<енных конфликтов», Екатеринбург (2005).

Публикации:

По теме исследования опубликовано 21 научная работа, в том числе 4 монографии.

7 Внедрение:

Результаты работы явились научным обоснованием и методической основой разработки и внедрения системы профилактики наркомании и алкоголизма, разработаны и утверждены 3 информационных письма для врачей области «Острые отравления спиртами», «Эпидемиология острых отравлений опиатами и героином, клиника, диагностика и лечение на догоспитальном и госпитальном этапе» «Экспресс-диагностика методом «РОФЭС» предрасположенности уральцев к наркозависимому поведению». Полученные автором данные используются в преподавательской работе на кафедрах токсикологии и скорой медицинской помощи и кафедре психиатрии и наркологии ФПП и ПК Уральской государственной медицинской академии.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав собственного исследования, заключения, выводов и списка использованной литературы; содержит 72 таблицы, 42 рисунка. Список литературы содержит 256 источников, из них: 198 - отечественных и 58 -иностранных авторов.

Положения выносимые на защиту;

1. Особенности эпидемиологической ситуации по наркомании и алкоголизму в крупном промышленном регионе страны - Свердловской области.

2. Роль и механизмы влияния демографических, медико-организационных, социально-экономических факторов в динамике распространения наркомании и алкоголизма, экономические потери вследствие злоупотребления наркотиками и алкоголем.

3. Система регионального мониторинга и межведомственный подход к профилактике наркомании и алкоголизма.

Оборудование для вакуумной ионно-плазменной обработки поверхности

Технологичность способов напыления во многом определяется уровнем разработанного оборудования. Серийно выпускаемое вакуумное ионно-плазменное оборудование на основе электродугового распыления не позволяет в полной мере использовать преимущества данной технологии. В СССР были созданы установки типа "Пуск" (плазменный ускоритель), "Булат", "Плазменный котел" и т.д., в которых проводят осаждение покрытий на обрабатывающий инструмент. Вышеуказанные методы получения покрытий получили в СССР названия ПТВЭ (плазменная технология высоких энергий), КИБ (конденсация плазменного потока в условиях ионной бомбардировки), а также ВИПТ (вакуумная ионно-плазменная технология). Фирма Multi Arc Vacuum Systems Inc. (США), приобрела в СССР в 1980 году лицензию на установку "Булат" и создала оборудование для напыления нитрида титана.

Метод получения покрытий из нитридов и карбидов переходных металлов с использованием электродугового разряда в настоящее время получает все более широкое применение на Западе. Так, фирма Multi Arc Vacuum Systems Inc. (США) и ее европейские отделения Multi Arc Ltd. выпускают обрабатывающий инструмент и оснастку с покрытием из нитрида титана.

Приоритет в использовании электродуговых испарителей, а в дальнейшем и ускорителей в технологических целях (нанесение покрытий и электродуговые двигательные установки) принадлежит ученым России и Украины, первые патенты, включающие описание основных элементов таких генераторов (электродуговой ускоритель, подача реакционного газа, отрицательное смещение на обрабатываемой детали) были получены в США [60, 61]. Дальнейшее совершенствование таких устройств в хронологической последовательности отражено в патентах США [62, 63], патенте

Великобритании [64] и а.с. СССР [65-67]. За период с 1975 по 1985 годы в открытой печати отмечено только 17 охранных документов на такие устройства. Промышленное освоение такого оборудования начато с 1978-1980 годов с установок типа "Булат-1" и "Пуск-77".

К недостаткам существующего серийного оборудования можно отнести следующее: 1. Наличие в плазменном потоке микрокапельной фазы, которая нарушает сплошность покрытия и снижает качество коррозионных и износостойких покрытий. 2. Возникновение микродуговых привязок на обрабатываемом изделии, что приводит к нарушению качества исходной поверхности и значительным неисправимым дефектам покрытий. 3. Недостаточная степень ионизации плазменного потока и большая дисперсия распределения ионов по энергиям, что приводит к неоднородности плазменного потока в объеме камеры и неравномерности формирования покрытия по фазовому составу и толщине. 4. Недостаточно высокая производительность процесса напыления. 5. Недостаточная скорость и глубина откачки вакуума. 6. Невозможность получения равнотолщинных покрытий на деталях сложной формы из-за наличия на поверхности высоких опорных напряжений (1000 В), так как наличие высоких напряжений на поверхности сложной формы вызывает неравномерное распределение его по поверхности (краевой эффект). 7. Малые объемы камеры затрудняют образование равномерного распределения лигирующих элементов плазмы при получении многокомпонентных покрытий. 8. Недостаточная степень автоматизации и диагностики процесса. 9. Жесткая привязка источников генерации ионов относительно поверхности поворотного стола, что затрудняет оптимизацию плазменного потока относительно конфигурации детали.

Ю. Отсутствие для серийных установкок данных о распределении плазменного потока в рабочем объеме камеры, исходя из ее конструктивных особенностей, что очень важно для оптимального размещения деталей относительно плазменного потока.

Для решения ряда перечисленных проблем в последние годы разрабатываются новые схемы установок. Так, в [27] описан холловский торцевой ускоритель с диаметром катода 20 см и показано существенное снижение микрокапельной фазы.

Известны также устройства с радиальными плазменными потоками, формируемыми с помощью магнито-электростатических плазмоводов (МЭГТ) остроугольной или пробочной геометрии.

В первичном варианте все типы установок предназначались для упрочнения лезвийного инструмента и штамповой оснастки. Упрочнение инструмента осуществлялось путем нанесения монослойных и многослойных нитридно-карбидных покрытий на все виды инструмента (фрезы, мечики, сверла, резцы, протяжки и т.д.). Для штамповой оснастки в основном использовалось покрытие нитрид титана, обеспечивающее работоспособность оснастки при изготовлении резиновых изделий (кольца, прокладки, уплотнители и т.д.).

Номенклатуру изделий основного производства каждая отрасль устанавливала отдельно. В авиационной отрасли ионно-вакуумные покрытия были разработаны для пар трения на основе TiN и проводились работы по использованию для этих целей покрытий на основе Cr, Zr, Си, Мо, а также были разработаны многослойные коррозионно износостойкие покрытия для обеспечения работоспособности стандартизированной арматуры и были внедрены в стандарты (ОСТ 1.14027; 1.14520; 1.14521; 1.14522-88), а также в стандарт фланцевых, тройниковых, уголковых элементов соединений трубопроводов и соединительных крестовин.

Метод измерения контактной разности потенциалов

Метод измерения контактной разности потенциалов Одним из физических методов, пригодных для исследования и контроля энергетической стабильности поверхности металлов, является метод экзоэлектронной эмиссии [104-107]. Сущность метода заключается в регистрации и анализе параметров нестационарных эмиссионных токов малой величины, которые возникают с поверхности.

Возможность использования эффекта экзоэлектронной эмиссии для исследования и контроля энергетической стабильности поверхностных слоев основана на установленной взаимосвязи эмиссионных параметров с дефектностью материалов. Эта взаимосвязь определяется общими закономерностями экзоэмиссии, среди которых основными являются [108]: - зависимость интенсивности и кинетики эмиссии от степени деформации и напряженного состояния образцов; - влияние на кинетику эмиссии вида нагружения; - изменение эмиссионной активности металлов при смене механизмов деформации и в зависимости от энергии дефектов упаковки; - возникновения эмиссионного тока при фазовых и структурных превращениях; - зависимость интенсивности и кинетики эмиссии от видов покрытий и напряжений, возникающих при поверхностной диффузии элементов. интенсивности экзоэмиссионных процессов на поверхности металлов под воздействием внутренних и внешних факторов можно также судить и по изменению работы выхода электрона [109]. Работе выхода электрона (РВЭ) по величине равна энергии удаления электрона из силового поля кристаллической решетки металла. Ее можно измерять различными способами: автоэлектронным, фотоэлектрическим, способом контактной разности потенциалов (КРП) и др. Метод КРП может применяться в любой среде, не внося в структуру металлической поверхности каких-либо возмущений.

Разность электрических потенциалов, возникающая благодаря электронам проводимости в условиях термодинамического равновесия между контактирующими проводниками, называется КРП. Если два металла с разными значениями поверхностного потенциала привести в соприкосновение, то между ними происходит обмен электронами от металла с меньшим значением ср к металлу с большим значением ср. Обмен происходит до тех пор, пока не установится разность потенциалов, препятствующая дальнейшему переходу электронов. Условием термодинамического равновесия данной системы является равенство электрохимических потенциалов. Значения КРП равны разности значений ф контактирующих металлов.

По значению КРП металлы располагаются в так называемом ряде Вольта: каждый металл данного ряда при контакте с одним из последующих заряжается положительно. Наиболее перспективными для использования в лабораторных условиях для экспресс-контроля состояния поверхности в условиях производства являются устройства, разработанные на основе измерения КРП с помощью статического конденсатора [ПО]. В частности, анализатор состояния поверхности - модернизированный, компьютерный (АСП - МК) (рис. 2.2), разработанный совместно ОАО «НИАТ» и МАТИ [111].

Прибор АСП состоит из измерительного датчика, платы АЦП, монтируемой в свободный слот ISA системного блока компьютера.

Электронная схема измерения величины поверхностного потенциала размещается в корпусе датчика, имеющего тройную защиту от воздействия внешнего возбуждения. Работа измерительного датчика осуществляется следующим образом (рис. 2.3). Рабочая поверхность датчика вводится в плотный контакт с образцом (позиция 1 на рис. 2.3), после чего подвижный электрод датчика соприкасается с измеряемой поверхностью (позиция 2). После экспозиции (60 сек) подвижный электрод отходит от измеряемой поверхности (позиция 3), при этом происходит измерение величины разности потенциалов между подвижным электродом и анализируемой поверхностью. Полученный сигнал идёт на плату АЦП, встроенную в системный блок компьютера, далее обработанный сигнал в графическом виде поступает на монитор.

Величина поверхностного потенциала (ф) определяется экстремальной точкой графика, которая имеет свое характерное значение для различных металлов (рис. 2.4).

Методы рентгеноструктурного анализа Рентгеноструктурный анализ при комнатной температуре проводили на дифрактометре ДРОН-4-07. Параметры съемки: ускоряющее напряжение 35 кВ, фильтрованное медное и кобальтовое Ка-излучение, анодный ток 25 мА. Скорость съемки составляла 2 град./мин., скорость счета импульсов устанавливалась в пределах от 1000 до 40000 с" . По результатам рентгеноструктурного анализа определяли качественный фазовый состав образцов, рассчитывали периоды кристаллических решеток фаз в соответствии со стандартными методиками. Для изучения текстуры рассчитывали значения полюсной плотности по стандартным методикам и строили обратные полюсные фигуры для нитридных фаз.

Исследование изменения состояния поверхности на технологическом этапе предварительной очистки

Наличие адсорбированных поверхностных слоев изменяет величину потенциала пропорционально толщине этого слоя и зависит от вида загрязнения, которые включают: - органические остатки от предшествующих рабочих операций или подготовительной обработки, например, твердые углеводороды, жирные кислоты, жирные спирты, масла, пластичные смазки, остатки полировальных паст или консервирующих смазок, а также остатки от обработки растворителями; - минеральные и металлические частицы от шлифовальных или полировальных средств, а также пыль из атмосферы, следы коррозии от потных рук в сочетании с салом и другими жирами, имеющимися на коже рук и нерастворимыми в воде; - кроме того, под адсорбированным слоем находится слой, содержащий соединения, образующиеся в результате реакции с металлической поверхностью во время обработки или пребывания в атмосфере, например, оксиды, сульфиды и т.п.

Качество покрытия, его сплошность, макропористость в большой степени определяется первой стадией технологического процесса - стадией предварительной очистки поверхности. Это же относится и к процессам модифицирования поверхности.

Полнота очистки поверхности в большой степени зависит от выбора способа очистки. Так термическая окалина, продукты коррозии, сульфидные или оксидные пленки связаны с металлом силами химического взаимодействия и удаляются травлением. Загрязнения в виде жиров, консервирующих смазок, остатков полировочных паст, абразивов, охлаждающих эмульсий связаны с металлом адгезионными силами и удаляются в процессе обезжиривания путем разрушения адгезионных связей.

Проведенные исследования показали, что состояние поверхности, оцениваемое энергетической характеристикой - величиной поверхностного потенциала (ф) - изменяются в зависимости от загрязнения поверхности и способа очистки (рис. 3.2).

Так, величина поверхностного потенциала (ф) стали 12Х18Н10Т после предварительного вакуумного отжига равна 200 мВ, а стали 13Х11Н2В2МФ 100 мВ (рис. 3.2). Наличие на поверхности различных видов загрязнений приводит к изменению величины ф. Наиболее значительное увеличение величины ф происходит при нанесении на поверхность животного жира, так как это приводит к образованию дополнительного диэлектрического барьерного слоя (рис. 3.2).

Последующая обработка ацетоном несколько уменьшает жировой барьерный слой, однако, значение (ср) не возвращается в исходное состояние. Применение ультразвукового химического обезжиривания обеспечивает высокое качество очистки поверхности (рис. 3.3). Происходит не только удаление жирового слоя, но и активация поверхности.

Для очистки поверхности при вакуумной ионно-плазменной обработке применяют ионную очистку газом. Проведенные исследования показали высокую эффективность такой очистки. При этом происходит не только полное удаление загрязнения, но и значительная активация поверхности, о чем свидетельствует изменение величины ф до 250 мВ. Несколько меньшая активация поверхности наблюдается при очистке в расплаве солей КОН и NaOH при температуре процесса 400-430С (ф= 100-150 мВ).

Исходя из анализа экспериментальных данных, видно, что органические растворители мало эффективны для очистки поверхностей этих сталей, так как основное требование подготовки поверхности - полное удаление загрязнения не выполняется. Наиболее перспективным способом очистки поверхности является ионная очистка газом. К сожалению, серийно выпускаемые установки типа «Булат» лишены модулей ионной очистки «Плагус».

Высокая степень очистки поверхности достигается также при ультразвуковой обработке с применением поверхностно-активных веществ. Особенно благоприятны те растворы, в которых происходит микроподтравливание дефектного поверхностного слоя. В этом случае происходит два процесса: удаление загрязненного слоя и поверхностного объема с дефектной микроструктурой. Однако, при этом необходимо помнить о полноте последующей промывки поверхности. Остатки обезжиривающих растворов в виде разводов - очаг последующего дефекта.

Изменение величины поверхностного потенциала (ф) поверхности образцов из сталей, подвергнутых различным способам очистки после обработки жиром: 1 - обработка жиром; 2 - очистка аргоном; 3 -очистка спиртом; 4 - очистка ультразвуком; 5 - очистка в расплаве солей; 6 -ионная очистка газом.

Осушку после промывки желательно вести химическим способом, чтобы исключить контакт с кислородом воздуха в процессе высыхания тонкой водной пленки. Процесс обезжиривания, в особенности ультразвуковым методом приводит к активации поверхности, что может вызывать появление очагов коррозии особенно на границе зерен.

Как видно, процесс обезжиривания достаточно сложен из-за высоких требований к чистоте поверхности. Вследствие этого велики требования и к чистоте помещения. Получаемая в процессе обезжиривания чистая поверхность очень активна. Величина поверхностного потенциала (ф) лежит в положительной области 20-50 мВ, поэтому процессы адсорбции идут очень активно. Наличие запыленности в помещении сразу приводит к осаждению частиц пыли на подготовленную поверхность и результативность очистки сразу снижается.

Чтобы устранить отмеченные недостатки, необходимо производить очистку поверхности в рабочей камере с помощью ионного потока газов. Ионная газовая очистка полностью удаляет загрязнение с поверхности, при этом активность поверхности по сравнению с ультразвуковой увеличивается вдвое (рис. 3.3).

Необходимо отметить еще один способ очистки поверхности в расплавах смесей (КОН и NaOH) при температуре процесса 400С. Этот процесс обеспечивает высокое качество обезжиривания, а так же создает активную поверхность за счет создания специальных окисных пленок с ионной проводимостью.

Модифицирование поверхности образцов из жаропрочных никелевых сплавов активной металлической плазмой

Разработанные режимы ионной очистки, активации и нагрева изделий активной электронно-ионной плазмой позволяют осуществить модифицирование не только газовой плазмой, но и реализовать твердофазное модифицирование. Основным преимуществом твердофазного модифицирования является совмещение процесса конденсации твердой фазы на поверхность обрабатываемых изделий с процессом диффузионного насыщения поверхности в одном технологическом цикле. Существующие методы твердофазного модифицирования, как правило, состоят из двух самостоятельных процессов: нанесения покрытия с охлаждением в камере и переноса изделия с покрытием в вакуумную камеру для диффузионного отжига. Это сопровождается возможным нарушением адгезии покрытия из-за термических напряжений и снижением качества модифицированного слоя.

Качество функциональных покрытий на деталях из никелевых сплавов (например, сплава ЖС26У) во многом определяется эффективностью очистки и активации поверхности (рис. 4.9). Операция шлифования смещает величину поверхностного потенциала в отрицательную область значений ф (-700 -г- -800 мВ). Ионная очистка поверхности квазинейтральной газовой плазмой аргона («Плагусом») способствует существенному увеличению потенциала. В этом случае температура разогрева подложки составляет 70С и при ионном травлении с напряжением смещения - 400В происходит разогрев поверхности до 350С и осуществляется интенсивная активация поверхности никелевого сплава.

Электронный нагрев в атмосфере Аг также способствует активации поверхности (рис. 4.10). При этом максимальное значение величины поверхностного потенциала (+ 800 мВ), наблюдается при температуре нагрева 600С. Более высокие температуры разогрева подложки способствуют снижению величины потенциала. Изменение поверхностного потенциала на различных стадиях конденсационно-диффузионного модифицирования А1 литой лопатки из сплава ЖС26У. величина потенциала составила + 400 мВ, что связано, по-видимому, с образованием на поверхности подложки оксидов из-за наличия высокоактивных ионов остаточного кислорода в атмосфере динамического вакуума. Таким образом, температура разогрева подложки 600С является наиболее эффективной для формирования высокой адгезии покрытия к подложке.

Нанесение А1 покрытия на подложку после ее разогрева до этой температуры способствует формированию плотного слоя, состоящего из А1 и АЬОз на поверхности. Об этом свидетельствует снижение поверхностного потенциала, от +800 мВ после электронного нагрева, до значения ф=-2000 мВ после нанесения покрытий (рис. 4.10). Изменение химического и фазового состава в поверхностном слое при последующем диффузионном отжиге приводит к новым значениям потенциала, обусловленным получением в поверхностном слое наряду с у -фазой также и (3 фазы, что было подтверждено рентгеноструктурными исследованиями.

При вакуумном ионно-плазменном напылении А1 покрытий в них формируются термические растягивающие напряжения, наличие которых ограничивает толщину А1 слоев критическими значениями (0,2-0,3 мкм). Однако растягивающие напряжения возникают только в том случае, когда алюминиевое покрытие охлаждается после напыления до комнатной температуры. В опробованной нами технологии непосредственно после напыления образец нагревали до температур 550-600 С, что позволило избежать термических напряжений в покрытии. В этом заключается принципиальное преимущество конденсационно-диффузионного насыщения в едином цикле по сравнению с процессом, в котором подложка с конденсированным слоем алюминия охлаждается перед диффузионным отжигом. По этой причине измеренная толщина алюминиевого покрытия после его охлаждения и извлечения из камеры существенно ниже, чем покрытия, полученного по нашей технологии. Толщину алюминиевого слоя в нашем процессе можно оценить только с помощью количественного определения концентрации алюминия в диффузионной зоне.

В результате диффузии А1 в подложку из никелевого сплава на поверхности образуется обогащенная А1 зона толщиной 3 мкм, при этом концентрация А1 в подповерхностном слое 1мкм превышает 20 ат.%, а в слое толщиной 0,6 мкм превышает 25 ат.% А1. Она достигает 50 ат.% А1 в слое -0,15 мкм. Таким образом Р-фаза формируется в поверхностном слое, составляющем, 20 % толщины диффузионной зоны. При этом продолжительность диффузионного процесса составляет всего 20 минут при температуре 600-650С. Увеличение температуры процесса до 700-750С и продолжительности отжига может дать необходимую для защитного покрытия толщину в 30-40 мкм. Образование Р-фазы в поверхностных слоях подтверждается данными рентгеноструктурного анализа (рис. 4.11). Исходный фазовый состав (у+у ) преобразуется в (у +Р), при этом количество Р-фазы в поверхностном слое (информационная глубина 5 мкм) составляет 20-30%.

Исследование влияния продолжительности циклов конденсация+отжиг при одинаковом суммарном времени напыления показало, что увеличение числа циклов и соответствующее уменьшение времени каждого цикла приводит к изменению положения и ширины дифракционного максимума (110) Р-фазы (рис. 4.11, 4.12). С увеличением количества циклов параметры решетки Р-фазы уменьшаются от 2,88 А для 1-2 циклов до 2,86 А для 3-6 циклов. При этом с увеличением числа циклов происходит уширение дифракционного максимума (ПО) Р-фазы, что связано с формированием послойной неоднородности составов твердых растворов. Следует отметить, что при этом относительное количество Р-фазы практически одинаково для всех видов обработки.

Похожие диссертации на Социально-гигеническое исследование наркомании и алкоголизма с целью разработки комплекса мер по их профилактике (на примере Свердловской обл.) [Электронный ресурс]

Медико-социальное исследование репродуктивного здоровья молодых мужчин и организация профилактики его нарушений (на примере Пензенской обл.)Ватолин Павел Викторович

Научные основы муниципально ориентированной системы профилактики потерь здоровья подростков в условиях сельской местности (на примере Омской обл.)Закоркина Наталья Аркадьевна

Медико-социальное состояние лиц трудоспособного возраста, имеющих хронические заболевания, и совершенствование системы их реабилитации (на примере Читинской обл.)Лучкина Виктория Владимировна

Особенности взаимодействия системы здравоохранения и Русской Православной церкви (на примере Ивановской обл. в современных условиях)Хренникова Светлана Михайловна

Организационно-правовое обеспечение деятельности санитарно-эпидемиологической службы в процессе ее реформирования на территориальном уровне (на примере Тульской обл.) [Электронный ресурс]Лисицына Татьяна Валерьевна

Разработка и обоснование структурно-организационной модели внебольничной медицинской помощи сельскому населению на территориальном уровне (на примере Новосибирской обл.) [Электронный ресурс]Гусев Михаил Витальевич

Совершенствование организации клинико-экспертной работы лечебно-профилактических учреждений (на примере Челябинской обл.)Пирогова Лидия Анатольевна

разработка и научное обоснование основных направлений по снижению инфекций, передаваемых половым путем на региональном уровне (на примере Калужской обл.) [Электронный ресурс]Беликов Александр Николаевич

Научное обоснование оптимизации медицинской помощи больным с инфекциями, передающимися половым путем, на современном этапе (на примере Архангельской обл.) [Электронный ресурс]Абабкова Татьяна Васильевна

Функциональная модель общеврачебной практики на региональном уровне (на примере Новгородской обл.)Швецова Регина Станиславовна