25.03.2024
Особенности изменения оптических и механических характеристик кварцевых пластин с упрочняющим покрытием
Особенности изменения оптических и механических характеристик кварцевых пластин с упрочняющим покрытием
Сотрудниками лаборатории материаловедения покрытий и нанотехнологий исследованы покрытия In-Sn-O разной толщины со столбчатой структурой, нормальной к поверхности подложки, которые были нанесены методом импульсного реактивного магнетронного распыления мишени из сплава индия с оловом на пластины кварцевого стекла. Столбцы состояли из единственной фазы In2O3 с ОЦК-решеткой. По сравнению с исходной кварцевой подложкой средние значения вязкости разрушения образцов с покрытием In-Sn-O выше, а микротвердость ниже в ~1,7 раза. Сопротивление пластической деформации материалов покрытия H3/E2 имеет весьма низкое значение - менее 0,13 ГПа по сравнению с ранее изученными ударостойкими высокотвердыми покрытиями Al-Si-N. Тем не менее, при ударном воздействии гиперскоростных микрочастиц железа покрытие оказывает высокую стойкость против локального разрушения поверхностного слоя. При нанесении покрытия In-Sn-O поверхностная плотность образующихся кратеров уменьшалась более чем в 3 раза. Это обусловлено более интенсивной диссипацией энергии высокоскоростных частиц материалом покрытия, имеющего существенно более высокую плотность по сравнению с кварцевым стеклом. Кроме того столбчатая структура покрытий может действовать подобно основе Винклера, При ударе столбцы играют роль пружин сжатия в модели Винклера, эффективно рассеивая энергию удара частиц, существенно затрудняя образование мелких кратеров при ударах частиц, движущихся со скоростями ниже наиболее вероятной. Эффект усиливается с увеличением толщины покрытия, где столбчатая структура наиболее выражена. В статье выяснена также роль защитных покрытий в изменении величины светопропускания стеклянных пластин при ударном воздействии на них гиперскоростных потоков твердых микрочастиц.
Исследование выполнено в рамках программы фундаментальных научных исследований ИФПМ СО РАН (FWRW-2021-0003).
Результаты опубликованы:
V.P.Sergeev,R.B. Tursunkhanova, M.P. Kalashnikov, O.V. Sergeev, A.V. Voronov, V.V. Neyfeld. The peculiar alterations of the optical and mechanical characteristics of the quartz glass plates with a reinforcing coating under the collision with a hyper-velocity flux of microparticles, Acta Astronautica, Volume 216, March 2024, Pages 428-436, https://doi.org/10.1016/j.actaastro.2024.01.025