Работа посвящена изучению возможности применения метода плазмохимического синтеза поликристаллических алмазных плёнок в плазме факельного СВЧ-разряда при атмосферном давлении для покрытия рабочей поверхности твердосплавных режущих инструментов с целью увеличения их износостойкости. Режущий инструмент из поликристаллических алмазов находит применение, прежде всего, в станкостроении, автомобильном и сельскохозяйственном машиностроении, авиастроении при точении цветных металлов, титановых, абразивных алюминиевых сплавов, керамических и композиционных материалов. Лучший способ повысить прочность и устойчивость к износу твердосплавных режущих инструментов состоит в том, чтобы на поверхность твердосплавных или PDC-режущих вставок дополнительно нанести монолитный поликристаллический CVD-алмазный слой. Непосредственному нанесению поликристаллического алмазного слоя на поверхность резцов с хорошей адгезией мешает наличие кобальта, цементирующего режущие инструменты. Обсуждаются вопросов выбора лучшего материала и технологии создания изолирующего слоя между алмазом и твердым сплавом и технологии последующего осаждения на него алмазного покрытия в плазме СВЧ-факела.
Обобщены экспериментальные и теоретические исследования механизма адгезии металлического покрытия к керамической подложке на примере оксида бериллия. Предложенный механизм адгезии основывается на увеличении концентрации структурных дефектов (вакансий) и электронно-обменном взаимодействии пары металл-оксид бериллия при температурной активации процесса. Аналитически и экспериментально для различных металлов обоснованы и рекомендованы оптимальные режимы осаждения покрытия (температура и время осаждения, энергия активации) с максимальным значением адгезии металлического покрытия.
В обзоре показано, что процесс выравнивания длин волн де Бройля заряженных частиц с разными массами приводит к образованию электронной е-мембраны (динамической электронной оболочки, стягивающей плазмоид в единое целое) и ряду кумулятивнодиссипативных поляризационных размерных (классических и квантовых) эффектов в самоорганизующихся плазмоидах. Рассчитаны коэффициенты всестороннего сжатия плазмоидов для различных условий. При локальном разрушении е-мембраны части ионных решёток вылетают из самофокусирующегося плазмоида. Так происходит размножение плазмоидов.
Рассмотрены возможности электронной спектроскопии для определения элементного состава материалов. Показано, что для этого требуется разработка специального прецизионного оборудования вакуумной электроники — электронного спектрометра с дисперсионным магнитным анализатором. Предложен оригинальный вариант устройства диспергирующего магнита для спектрометра потерь энергий электронов, который можно установить на просвечивающие электронные микроскопы. Проведено приближённое математическое описание поведения электронов при взаимодействии с полем магнита, и составлен алгоритм, построенный на полученном описании. С помощью этого алгоритма проведены исследования с целью подбора оптимальных геометрических и конструктивных параметров системы, чтобы добиться наилучших результатов её работы. Предложена макетная конструкция диспергирующего магнита спектрометра.
Повышение требований к режущим инструментам, используемым в разных сферах деятельности, начиная от обработки твёрдых материалов до хирургических операций, в отношении твёрдости, химической инертности и стойкости к износу заставляет совершенствовать существующую технологию производства алмазного инструмента, последовательно приближая эти параметры к характеристикам самого алмаза. Вопрос жизнестойкости инструментов наиболее актуален сегодня в нефтегазодобывающей отрасли, где для бурения скальных пород используются вращательные долота, оснащенные PDC (Polycryиstalline Diamond Cutter) фрезами, которые производят спеканием при чрезвычайно высоких значениях давления и температуры.
В обзоре рассматриваются особенности производства PDC-резцов, их характеристики и ограничения по условиям применения. Стойкость PDC-фрез, цементированных кобальтом, ограничена максимально допустимой температурой 700 оС из-за разницы коэффициентов температурного расширения алмазного абразива и цементирующей связки, а также из-за графитизации алмаза кобальтом. Обзор ориентирован на инженеров, связанных с обработкой твёрдых и абразивных материалов. В нём объединены сведения, представленные в российских и зарубежных публикациях по вопросам технологии производства PDC-резцов и их упрочнения методами, СVD-осаждения поликристаллических алмазных плёнок. В заключение обсуждаются возможности применения СВЧ-реакторов ARDIS-100 и СВЧфакела для CVD-синтеза алмазных покрытий.
Сформулированы основы кумулятивной 3D-кристаллодинамики положительно заряженных плазмоидов, в которых локализованный ферми-газ формирует e-мембрану и ионные решётки. Ряд явлений в таких фрактализованных плазмоидах имеет аналоги в твердых телах и металлах. Аналитически: 1) рассчитаны коэффициенты объёмного сжатия кристаллов IV группы элементов; 2) исследованы поляризационный эффект, открытый автором, и эффект Казимира. Аналитически выявлены области их относительного доминирования.
В обзоре представлено современное состояние генераторов пучков электронов для технологических применений. Представлены как импульсные, так и стационарные генераторы, работающие на различных физических принципах. Обзор предназначен для специалистов, чьей основной специальностью не являются пучки электронов, однако пучки могут быть полезны для реализации тех или иных технологических процессов. Основная цель обзора — представление современной литературы по генерации пучков электронов и их применению для реализации различных технологических процессов.