The object of research, development or design (in Russian) : многослойные износостойкие покрытия на основе карбидных и нитридных соединений титана (TiN, TiC, TiCN), получаемые методом реактивного магнетронного распыления

The object of research, development or design (in Kazakh) : реактивті магнетрондық шашырату әдісімен алынатын титанның карбидті және нитридті қосылыстары (TiN, TiC, TiCN) негізіндегі көпқабатты тозуға төзімді жабындар

Aim of work (in Russian) : Детальный анализ влияния технологических параметров магнетронного распыления и соотношения толщин отдельных слоёв на формирование структуры, состава и функциональных характеристик многослойных покрытий на основе соединений нитрида и карбида титана.

Aim of work (in Kazakh) : Магнетрондық шашырату технологиялық параметрлерінің және жекелеген қабаттардың қалыңдық қатынасының титан нитриді және карбиді қосылыстары негізіндегі көпқабатты жабындардың құрылымы, құрамы және функционалдық сипаттамаларының қалыптасуына әсерін егжей-тегжейлі талдау.

Методы исследования (на русском) : Рентгеновская дифрактометрия (XRD) для фазового состава, кристаллической структуры, параметров решетки. Сканирующая электронная микроскопия (SEM) с энергодисперсионным анализом (EDX) для морфологии поверхности, толщины покрытий, элементного состава. Оптическая микроскопия и профилометрия для анализа износа после тестов (глубина следов, объем износа). Наноиндентирование для определения твердости и модуля упругости Испытание на износ с помощью трибометра для оценки трибологических свойств, включая коэффициент трения, скорость износа и поведение в условиях трения с/без смазочных материалов

Методы исследования (на казахском) : Рентгендік дифрактометрия (XRD) фазалық құрамды, кристалдық құрылымды, тор параметрлерін анықтау үшін. Сканерлеуші электрондық микроскопия (SEM) энергия-дисперсиялық талдауымен (EDX) бет морфологиясын, жабын қалыңдығын, элементтік құрамды зерттеу үшін. Оптикалық микроскопия және профилометрия сынақтардан кейінгі тозуды талдау үшін (іздердің тереңдігі, тозу көлемі). Наноиндентирлеу қаттылықты және серпімділік модулін анықтау үшін. Трибометр көмегімен тозу сынағы трибологиялық қасиеттерді бағалау үшін, оның ішінде үйкеліс коэффициенті, тозу жылдамдығы және майлау материалдарымен/майлаусыз үйкеліс жағдайындағы сипаттамасы.

Obtained results and novelty (in Russian) : Проведённые исследования показали, что варьирование толщины бислоёв TiN/TiCN в диапазоне 0,125-0,25 мкм не оказывает значимого влияния на механические и трибологические свойства покрытий, что подтверждает отсутствие суперрешёточного эффекта в субмикронном диапазоне. Введение дополнительного карбидного слоя TiC привело к увеличению твёрдости до 16 ГПа и снижению скорости износа до 3,9×10⁻⁶ мм³/(м∙Н). Установлено, что при толщине трислоя 1,0 мкм достигается оптимальный баланс между твёрдостью, коэффициентом трения и износостойкостью. Научная новизна заключается в выявлении критического порога толщины слоя TiC, обеспечивающего максимальный трибологический эффект без снижения адгезии и пластичности покрытия. Полученные результаты позволяют оптимизировать архитектуру многослойных TiN/TiCN/TiC-покрытий без необходимости перехода к дорогостоящим наноламинатным структурам.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : Жүргізілген зерттеулер TiN/TiCN екіқабатты жүйелерінің қалыңдығын 0,125–0,25 мкм аралығында өзгерту жабындардың механикалық және трибологиялық қасиеттеріне мәнді әсер етпейтінін көрсетті; бұл субмикрондық диапазонда суперторлық әсердің жоқтығын растайды. Қосымша TiC карбидтік қабатын енгізу қаттылықты 16 ГПа-ға дейін арттырып, тозу жылдамдығын 3,9×10⁻⁶ мм³/(м∙Н) мәніне дейін төмендетті. 1,0 мкм трислой қалыңдығында қаттылық, үйкеліс коэффициенті және тозуға төзімділік арасындағы оңтайлы балансқа қол жеткізілетіні анықталды. Ғылыми жаңалық — жабынның адгезиясы мен иілгіштігін төмендетпей, максималды трибологиялық әсерді қамтамасыз ететін TiC қабаты қалыңдығының критикалық шегін айқындауда. Алынған нәтижелер қымбат наноламинат құрылымдарына жүгінбей-ақ, көпқабатты TiN/TiCN/TiC жабындарының архитектурасын оңтайландыруға мүмкіндік берді.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Будут определены после завершения работ по проекту.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Жоба аяқталғаннан кейін анықталады.

Level of implementation (in Russian) : Текущий уровень готовности технологии (TRL) оценивается как 1, что соответствует выявлению и обоснованию базовых научных принципов. Полученные результаты по формированию многослойных покрытий на основе нитридов/карбонитридов титана демонстрируют потенциал дальнейшей прикладной проработки с последующим целевым внедрением в машиностроительной отрасли.

Level of implementation (in Kazakh) : Технологияның технологиялық дайындық деңгейі (TRL) 1 ретінде бағаланады, бұл базалық ғылыми қағидаттарды айқындау және негіздеуге сәйкес келеді. Титанның нитридтері/карбонитридтері негізіндегі көпқабатты жабындарды қалыптастыру бойынша алынған нәтижелер оларды қолданбалы тұрғыдан одан әрі пысықтауға және кейіннен машина жасау саласына нысаналы енгізуге әлеуеті бар екенін көрсетеді.

Efficiency (in Russian) : Проект направлен на оптимизацию многослойных покрытий TiN/TiCN и TiN/TiCN/TiC путем магнетронного распыления и легирования. Ожидаемые показатели: коэффициент трения < 0,25; скорость износа < 10-6 мм³/Н·м; нанотвердость > 15 ГПа. Это позволило снизить остаточные напряжения, повысить износостойкость и коррозионную стойкость в агрессивных условиях, продлевая срок службы деталей на 20–50%. Снижение износа оборудования в промышленности приведет к уменьшению простоев и ремонтных затрат (экономия до 30–40% по оценкам аналогичных технологий). Использование экологически безопасного метода распыления минимизирует отходы.

Efficiency (in Kazakh) : Жоба магнетрондық шашырату және легирлеу арқылы TiN/TiCN және TiN/TiCN/TiC көпқабатты жабындарды оңтайландыруға бағытталған. Күтілетін көрсеткіштер: үйкеліс коэффициенті < 0,25; тозу жылдамдығы < 10-6 мм³/Н·м; наноқаттылық > 15 ГПа. Бұл қалдық кернеулерді төмендетуге, агрессивті жағдайлардағы тозуға төзімділік пен коррозияға төзімділікті арттыруға мүмкіндік береді, бөлшектердің қызмет ету мерзімін 20–50%-ға ұзартады. Өнеркәсіптегі жабдықтардың тозуын азайту тоқтап қалу мен жөндеу шығындарын төмендетеді (аналогтық технологиялардың бағалауы бойынша үнемдеу 30–40%-ға дейін). Шашырату әдісінің экологиялық қауіпсіздігі қалдықтарды барынша азайтады.

Field of application (in Russian) : Энергетика: Защита турбин, насосов и трубопроводов от абразивного износа и коррозии в условиях высоких температур и химически активных сред (например, в нефтегазовой отрасли). Транспорт: Улучшение деталей двигателей, подшипников и фрикционных узлов в автомобилях, авиации и железнодорожном транспорте, где покрытия снижают трение и продлевают срок службы (применение в узлах трения с смазкой). Химическая промышленность: Покрытия для реакторов, клапанов и оборудования, контактирующего с агрессивными веществами, обеспечивая стойкость к коррозии (например, в кислотных или щелочных средах). Сельское хозяйство и машиностроение: Защита режущих инструментов, плугов и механизмов от абразии в почве или при обработке материалов; применение в узлах трения для снижения энергозатрат.

Field of application (in Kazakh) : Энергетика: Турбиналарды, сорғыларды және құбырларды жоғары температура және химиялық белсенді орта жағдайларындағы абразивті тозудан және коррозиядан қорғау (мысалы, мұнай-газ саласында). Көлік: Автомобильдердегі, авиациядағы және темір жол көлігіндегі қозғалтқыш бөлшектерін, мойынтіректерді және үйкеліс тораптарын жақсарту, мұнда жабындар үйкелісті төмендетеді және қызмет ету мерзімін ұзартады (майлауы бар үйкеліс тораптарында қолдану). Химия өнеркәсібі: Реакторларға, клапандарға және агрессивті заттармен байланыстағы жабдықтарға арналған жабындар, коррозияға төзімділікті қамтамасыз етеді (мысалы, қышқыл немесе сілтілі ортада). Ауыл шаруашылығы және машина жасау: Кескіш құралдарды, соқаларды және механизмдерді топырақтағы немесе материалдарды өңдеудегі абразиядан қорғау; энергия шығынын төмендету үшін үйкеліс тораптарында қолдану.