Науковий вісник НГУ

Квантово механічна модель взаємодії зарядів металічних атомів при створенні хромованих покриттів

• 
• 

Рейтинг користувача:  / 0

ГіршийКращий 

Деталі

Категорія: Зміст №6 2024

Останнє оновлення: 28 грудня 2024

Опубліковано: 30 листопада -0001

Перегляди: 126

Authors:

Б.П.Середа*, orcid.org/0000-0002-9518-381X, Дніпровський державний технічний університет, м. Кам’янське, Україна,  e-mail:  Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

А.М.Удод, orcid.org/0009-0001-7551-2145, Дніпровський державний технічний університет, м. Кам’янське, Україна

О.С.Баскевич, orcid.org/0000-0002-3227-5637, Український державний університет науки і технологій, м. Дніпро, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

Д.Б.Середа, orcid.org/0000-0003-4353-1365, Дніпровський державний технічний університет, м. Кам’янське, Україна, e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

∗ Автор-кореспондент e-mail: Ця електронна адреса захищена від спам-ботів. вам потрібно увімкнути JavaScript, щоб побачити її.

повний текст / full article

Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2024, (6): 038 - 044

https://doi.org/10.33271/nvngu/2024-6/038

Abstract:

Мета. Встановити за допомогою квантово-механічної моделі взаємодії іонів легуючих атомів із металевою підкладкою у вигляді ланцюга N-фінітних центрів, що розміщені вздовж прямої, залежність зміни енергії хімічного зв’язку.

Методика. Чисельний розрахунок аналітичних виразів квантово-механічної системи, що складається зі взаємодії між металевими іонами легуючих елементів з ланцюгом N-фінітних центрів.

Результати. Шляхом розв’язання рівняння Шредінгера для заряду, що рухається в полі ланцюгу з N-фінітними центрами, отримані вирази для розрахунку енергії хімічного зв’язку іонів легуючих атомів з металевими підкладками. Отримані аналітичні вирази для розрахунку енергій хімічних зв’язків. Встановлені найбільш імовірні типи хімічних зв’язків під час отримання захисних покриттів при нестаціонарних температурних умовах.

Наукова новизна. Розв’язане рівняння Шредінгера в еліпсоїдальних координатах для руху електричних зарядів у полі N-фінітних центрів, що розміщені вздовж прямої, та отримані вирази для розрахунку енергій хімічних зв’язків. Розв’язок рівняння Шредінгера звівся до розв’язку двоцентрової задачі зі збуренням. Модель дозволяє зрозуміти динаміку взаємодії металевих іонів із підкладкою у вигляді ланцюгів атомів. Встановлена тенденція зміни енергії хімічного зв’язку металевих іонів з підкладками в залежності від відстані між ними й величини заряду.

Практична значимість. Розроблена методика розрахунку енергії хімічного зв’язку між металевими іонами легуючих елементів з ланцюгом N-фінітних центрів дозволить якісно встановлювати тенденцію утворення тих чи інших сполук при отриманні захисних покриттів при нестаціонарних температурних умовах. Метод може бути використаний для розрахунку енергій хімічних зв’зків під час вибору легуючих елементів за інших методів створення захисних покриттів.

Ключові слова: вуглецева сталь, хромування, легування, захисне покриття, моделювання, термодинаміка, зносостійкість

References.

1. Kamynina, O. K., Vadchenko, S. G., Shchukin, A. S., Kovalev, I. D., & Sytschev, A. E. (2016). SHS joining in the Ti–C–Si system. International Journal of Self-Propagating High-Temperature Synthesis, 25(1), 62-65. https://doi.org/10.3103/S1061386216010064.

2. Ortega-Portilla, C., Giraldo, A., Cardona, J. A., Ruden, A., Mondragón, G. C., Trujillo, J. P., …, & Franco Urquiza, E. A. (2024). Effect of temperature on the structure and tribological properties of Ti, TiN and Ti/TiN coatings deposited by cathodic arc PVD. Surface Engineering, Coatings and Tribology, 14(7), 823. https://doi.org/10.3390/coatings14070823.

3. Dang, M. N., Singh, S., King, H. J., Navarro-Devia, J. H., Le, H., Pattison, T. G., Hocking, R. K., …, & Papageorgiou, A. (2024). Surface enhancement of titanium-based coatings on commercial hard steel cutting tools. Crystals, 14(470). https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2024.108230.

4. Masuda, K., Ishihara, S., Shibata, H., Sakamoto, Y., Oguma, N., & Iwasaki, M. (2024). Effect of surface coating on fatigue life and fatigue crack growth behavior of AISI D2 tool steel. International Journal of Fatigue, 183, 108230. https://doi.org/10.1016/j.ijfatigue.2024.108230.

5. Xie, Y., Medvedovski, E., Joyce, L., Simonton, D., & Frishholz, E. (2024). Assessing boronized and aluminized thermal diffusion coatings in molten chloride salt and molten sodium environments. Surface and Coatings Technology, 487, 130973. https://doi.org/10.2139/ssrn.4775692.

6. Zhang, Z., Wang, L., & Li, Q. (2019). High-performance coatings for industrial applications. Journal of Coating Technology, 21(5), 1024-1035. https://doi.org/10.1007/s11998-019-00264-1.

7. Trolier-McKinstry, S., & Bassiri-Gharb, N. (2020). Advanced materials and processes. Materials Science and Engineering, 14(2), 150-162. https://doi.org/10.1016/j.msea.2020.139502.

8. Chen, H. (2021). Surface engineering techniques. Surface and Coatings Technology, 421, 127825. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2021.127825.

9. Aghajanyan, N. N., Dolukhanyan, S. K., Ter-Galstyan, O. P., Muradyan, G. N., & Hovhannisyan, A. A. (2022). Self-propagating high-temperature synthesis of MAX phases in Ti–Zr–Al–C system. Mendeleev Communications, 32(1), 50-52. https://doi.org/10.1016/j.mencom.2022.01.005.

10. Azina, C., & Eklund, P. (2021). Effects of temperature and target power on the sputter-deposition of (Ti,Zr)n + 1AlCn MAX-phase thin films. Results in Materials, 9, Article 100159. https://doi.org/10.1016/j.rinma.2020.100159.

11. Azina, C., Tunca, B., Petruhins, A., Xin, B., Yildizhan, M., Persson, P. O. Å., …, & Eklund, P. (2021). Deposition of MAX phase-containing thin films from (Ti,Zr)₂AlC compound target. Applied Surface Science, 551, Article 149370. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149370.

12. Zhang, X., Wang, Y., Li, J., & Liu, H. (2023). Development of SHS coatings for high-temperature applications. Journal of Materials Science. https://doi.org/10.1007/s10853-023-07456-9.

13. Smith, L. A., & Chen, R. (2023). Advancements in SHS technology for protective coatings. Surface & Coatings Technology. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2023.129883.

14. Kozub, Yu. H., & Solodei, І. І. (2019). Application of the finite element method for calculating the thermal stress state of pneumatic tires. Strength of Materials and Theory of Structures, 102, 232-242.

15. Kumar, V., Alam, M. N., Manikkavel, A., Song, M., Lee, D. J., & Park, S. S. (2021). Silicone rubber composites reinforced by carbon nanofillers and their hybrids for various applications: A review. Polymers, 13(14), 2322. https://doi.org/10.3390/polym13142322.

16. Sobolev, V. V., Bilan, N. V., Baskevich, O. S., & Stefanovich, I. I. (2018). Electrical charges as catalysts of chemical reactions on a solid surface. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu, (4), 50-58. https://doi.org/10.29202/nvngu/2018-4/7.

17. Soboliev, V. V., Baskevych, O. S., & Varenyk, Ye. O. (2015). Electrostimulated chemical reactions in the atmosphere of coal mines: monograph. Kharkiv: Technolohichnyi tsenter.  ISBN 978-966-97466-6-5.

18. Baskevych, A., Kulivar, V., Chobitko, I., Kurliak, A., & Balakin, О. О. (2020). About stability of connection of diatomic molecule in the field of electric charge. Collection of Research Papers of the National Mining University, 6 ^*, 26-30. https://doi.org/10.33271/crpnmu/60.026.

• < Попередня
• Наступна >