Исследование адгезионных характеристик силицидных покрытий на молибдене методом склерометрии
Дипломная работа - Физика
Другие дипломы по предмету Физика
пытка применить такой тонкий метод исследований, как склерометрия для качественной оценки адгезионных характеристик весьма грубых толстослойных силицидных покрытий на молибдене.
Целью работы было изучение влияния структурно-фазовых характеристик силицидных покрытий на их адгезию к молибденовой подложке.
Для достижения цели было необходимо:
освоить различные методики формирования силицидных покрытий на молибдене;
изучить влияние способа силицирования на кинетику роста, структурно-фазовые и физико-механические характеристики получаемых силицидных покрытий;
определить влияние структурно-фазового состояния системы подложка - покрытие на его адгезионные характеристики;
оценить применимость метода склерометрии для описания поведения силицидных покрытий при механических нагрузках.
1.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
.1 Адгезия и методы ее измерения
Физические словари определяют адгезию (от лат. adhaesio - прилипание, сцепление, притяжение) как явление соединения приведенных в контакт поверхностей конденсированных фаз, обусловленное межмолекулярным взаимодействием в поверхностном слое и характеризующееся удельной работой, необходимой для разделения поверхностей [16]. Указанные фазы составляют основу образующегося в результате молекулярного (т.е. по всей межфазной площади) контакта адгезионного соединения и называются субстратами, а вещества, обеспечивающие соединение субстратов, - адгезивами.
Адгезия зависит от природы контактирующих тел, свойств их поверхностей и площади контакта. Адгезия определяется силами межмолекулярного притяжения и усиливается, если одно или оба тела электрически заряжены, если при контакте тел образуется донорно-акцепторная связь, а также вследствие возникновения химической связи между адгезивом и субстратом. В процессе диффузии возможны взаимное проникновение молекул контактирующих тел, размывание границы раздела фаз и увеличение адгезии вплоть до ее перехода в когезию (явление, определяющее связь внутри тела в пределах одной фазы).
.,...">Частным случаем адгезии является аутогезия, проявляющаяся при соприкосновении однородных тел. При адгезии и аутогезии сохраняется граница раздела фаз между телами (в отличие от когезии). В некоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем когезия . В таких случаях при приложении разрывающего усилия происходит когезионный разрыв, т. е. разрыв в объёме менее прочного из соприкасающихся материалов.
Адгезия твёрдых тел с неровной поверхностью обычно невелика, т. к. они фактически соприкасаются только отдельными выступающими участками своих поверхностей. Адгезия жидкости и твёрдого тела и двух несмешивающихся жидкостей достигает предельно высокого значения вследствие полного контакта по всей площади соприкосновения. Прочная адгезия достигается также при образовании новой твёрдой фазы на поверхности раздела, например при формировании покрытий (гальванических, термоосажденных, плазменных и др.), или при образовании поверхностных химических соединений (к этому случаю относятся диффузионные силицидные покрытия, а также оксидные, боридные, карбидные и др.). Адгезия имеет место в процессах склеивания, пайки, сварки, нанесения покрытий.
Адгезия существенно влияет на природу трения соприкасающихся поверхностей: так, при трении поверхностей с низкой адгезией трение минимально. Наиболее известные адгезионные эффекты - капиллярность, смачиваемость, поверхностное натяжение, мениск жидкости в узком капилляре, трение покоя двух абсолютно гладких поверхностей. Критерием адгезии в некоторых случаях может быть время отрыва слоя материала определенного размера от другого материала в ламинарном потоке жидкости.
Закономерности образования и разрушения адгезионных соединений описывают на основе двух независимых подходов - термодинамического и молекулярно-кинетического. В рамках первого из них рассматривают энергетические характеристики (поверхностные энергии адгезива, субстрата и межфазной границы). В рамках второго рассматривают когезионные свойства адгезивов и субстратов, а также условия их контакта.
Адгезия представляет собой крайне сложное явление, именно с этим связано существование ряда теорий, трактующих явление адгезии с различных позиций:
Адсорбционная теория. Согласно этой теории адгезия осуществляется в результате адсорбции адгезива на порах и трещинах поверхности субстрата.
Механическая теория. Теория рассматривает адгезию как результат проявления сил межмолекулярного взаимодействия между контактирующими молекулами адгезива и субстрата.
Электрическая теория. Основное положение этой теории заключается в том, что система адгезив - субстрат отождествляется с конденсатором, а двойной электрический слой, возникающий при контакте двух разнородных поверхностей, - с обкладкой конденсатора.
Электронная теория. Согл