ДОСЛІДЖЕННЯ ФУНКЦІОНАЛЬНИХ ПОВЕРХОНЬ МЕХАТРОННИХ ПРИСТРОЇВ МЕТОДОМ МУЛЬТИЗОНДОВОЇ АТОМНО-СИЛОВОЇ МІКРОСКОПІЇ

Jazyk: ukrajinština
Rok vydání: 2021
Předmět:
Zdroj: Вісник Черкаського державного технологічного університету; № 3 (2021): Вісник Черкаського державного технологічного університету; 24-35
Bulletin of Cherkasy State Technological University; No. 3 (2021): VISNYK Cherkaskogo derzhavnogo tehnologichnogo universitetu; 24-35
Вестник Черкасского государственного технологического университета; № 3 (2021): Вісник Черкаського державного технологічного університету; 24-35
urn:2306:44553.2021
ISSN: 2306-4412
2708-6070
DOI: 10.24025/2306-4412.3.2021
Popis: The results of solving the problem of accelerating the study of the characteristics of functional surfaces of mechatronic devices by atomic force microscopy through the use of multiprobe tools, which provides the necessary levels of accuracy and reliability of the results, are shown. To do this, the surfaces of mechatronic elements have been studied to determine geometric (state, topology and morphology) and mechanical (microhardness, wear resistance and adhesive strength) characteristics of functional surfaces of mechatronic devices as a result of their experimental study by multiprobe atomic force microscopy. For the first time it is shown that the main advantage of the method of multiprobe atomic force microscopy in comparison with other methods of atomic force microscopy is the ability to study nanorelief and mechanical characteristics of functional surfaces of mechatronics products in one pass of the study area. At the same time, after removing the load from the action of the probe on the site, there is an elastic recovery of the surface, which minimizes its residual deformation. In general, the complete sequence of measurement studies by this method is given in the form of a block diagram. To confirm the adequacy of the results of experimental studies obtained by multiprobe atomic force microscopy, comparisons have been made with the results obtained by the basic method of atomic force microscopy, as well as with verification data obtained by alternative methods (interference microscopy, scanning electron microscopy, scanning electron microscopy, scanning Vickers microhardness). Based on the research, it has been first established that the use of the developed method of multiprobe atomic force microscopy allows: to increase 2.9 times the resolution of artifacts on the surface of the elements of mechatronic devices, to reduce the time of the study by 1.6… 1.9 times; to obtain surface morphology at the level of quality corresponding to the method of scanning electron microscopy; to determine the microhardness of materials in the range of 140 MPa… 44 GPa, wear resistance and change in the value of the adhesive strength of the functional coating on the surfaces of mechatronic devices (measurement error of these characteristics did not exceed 8 %). In future it is planned to investigate the influence of operating parameters and surface condition of the probes of the multiprobe instrument on the accuracy, quality and efficiency of the study by multi-probe atomic force microscopy.
В роботі проводилося дослідження поверхонь елементів мехатронних пристроїв з метою визначення геометричних (стану, топології та морфології) та механічних (мікротвердості, зносостійкості та адгезійної міцності) характеристик функціональних поверхонь мехатронних пристроїв шляхом їх експериментального дослідження методом мультизондової атомно-силової мікроскопії, що забезпечує необхідні рівні точності та надійності отриманих результатів. Вперше встановлено, що основною перевагою методу мультизондової атомно-силової мікроскопії проти інших методів атомно-силової мікроскопії є здатність пришвидшеного дослідження нанорельєфу та механічних характеристик функціональних поверхонь виробів мехатроніки за один прохід досліджуваної ділянки. Отримані верифіковані альтернативними методами (інтерференційної мікроскопії, растрової електронної мікроскопії, мікротвердометрії за Вікерсом) результати дослідження показали високу якість, точність (похибка визначення механічних характеристик не перевищує 8 %), надійність (ймовірність отримання адекватних результатів, не менше 0,98) та оперативність (час проведення комплексу досліджень зменшено в 1,6…1,8 разів) визначення показників стану, геометричних та механічних характеристик функціональних поверхонь мехатронних пристроїв. Показано перспективи розвитку методу мультизондової атомно-силової мікроскопії шляхом встановення закономірностей впливу робочих параметрів та поверхневого стану зондів атомно-силового мікроскопа на точність, якість та оперативність процесу проведення дослідження.
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: