Об’єкт дослідження – процес формування одно- та багатошарових нітридних покриттів (TiN, ZrN та багатошарових TiN/ZrN), їх структури і властивостей, які одержані вакуумно-дуговим осадженням на неорієнтуючих підкладках в атмосфері азоту. Предмет дослідження – закономірності впливу постійного потенціалу, високовольтного потенціалу в імпульсній формі та тиску азотної атмосфери на формування нанорозмірної структури, субструктури та механічних властивостей вакуумно-дугових нітридних покриттів. Методи досліджень. Вивчення структури і фазового складу зразків дослідження здійснювалося методами оптичної, електронної мікроскопії, рентгеноструктурного аналізу. Елементний склад визначався з використанням рентгенофлуоресцентного методу і енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії (EDS). Механічні випробування матеріалів проводили в режимі мікроіндентування, зокрема – активного навантаження, із застосуванням піраміди Берковича (установка згідно з ISO 14577). Визначались параметри зносостійкості.
Наукова новизна одержаних результатів: запропоновані фізичні механізми при формуванні нової фази (TiN, ZrN), коли відбуваються радіаційне пошкодження і одночасно процес релаксації дефектів будови, які реалізуються під дією теплових потоків. В залежності від інтенсивності та скважності високоенергетичного впливу формуються відповідні аксіальні текстури, внутрішні напруження, і, як наслідок, – зміна функціональних властивостей. Проведене дослідження комплексного впливу постійного (Uc) та імпульсного (Ui) потенціалів зміщення в порівнянні з дією лише Uc, або Ui. Показано, що в багатопараметричній задачі максимум властивостей відповідає зіставленності процесів накопичуванню пошкоджень та їх релаксації, які відповідають значенню постійного потенціалу -200 В, імпульсного потенціалу -850…-1000 В та тривалості імпульсних потенціалів (τ) 7 – 10 мкс. Встановлено, що особливо текстурний стан та дефекти впливають на механічні властивості покриттів, а саме нано- та мікротвердість і це значення досягає рівня 42 – 45 ГПа. Проведено моделювання (програма TRIM) глибини проникнення та кількості вакансій при всіх каскадних пошкодженнях. Показано, що по глибині шару через радіаційну пошкоджуваність змінюється розподіл вакансій, але перемішування шарів для багатошарових композитів не відбувається, хоча глибина проникнення іонів Zr більша (h = 63 А), ніж у іонів Ti (h = 52 А), що пов’язане з атомарними розмірами та масою цих двох елементів.Вперше показано, що за рахунок створення радіаційних пошкоджень і їх релаксації спостерігається не тільки оптимум твердості, але і зносостійкості. Так, швидкоріжучі інструменти з покриттям, отриманні при вищевказаних умовах (Ui = -1000 В, τ = 10 мкс, Uс = -200 В), більш ніж в 3 рази збільшують термін роботи (експлуатаційні характеристики) ріжучої кромки, чому сприяє оптимальні значення субструктурних характеристик та макронапружень (ε ≤ -2 %).
