| 2008 №02 (03) | 2008 №02 (05) |
Журнал «Современная электрометаллургия», № 2, 2008 г., с. 21-28
Твердофазные реакции при нагреве многослойных фольг Аl/Ті, полученных методом електронно-лучевого осаждения
А.И. Устинов, И.А. Олиховская, Т.В. Мельниченко, А.Е. Шишкин, Я.И. Матвиенко
Ин-т электросварки им. E. О. Патона HAH Украины. КиевРеферат
Методами дифференциального термического анализа, рентгендифракционными и сканирующей электронной микроскопии исследованы структурные превращения, происходящие при нагревании толстых многослойных фольг А1 Ті. полученных электронно-лучевым послойным осаждением компонент из паровой фазы. При повышении температуры от 350 до 650 °С в фольге происходит последовательное формирование интерметаллидных соединений системы Al-Ті, обогащенных титаном. На всех стадиях превращения (вплоть до 650 °С) структура фольги является гетерофазной.
Structural transformations proceeding during heating of thick multi-layer Al Ті foils, produced by electron beam layer-by-layer deposition of components from a vapor phase, have been studied using methods of differential thermal analysis. X-ray diffraction methods and scanning electron microscopy. With increase in temperature from 350 up to 650 °С a successive formation of intermetallic compounds of Al Ті system, enriched with titanium, is occurred in a foil. At all stages of transformation up to 650 °С temperature the foil structure is heterophase.
Ключевые слова: электронно-лучевое осаждение; многослойная фольга; фазовое превращение
Список литературы
1. Leyens С., Peters М., Kaysser W.A. Intermetallic Ті-Al coatings for protection of titanium alloys: oxidation and mechanical behavior // Surf. Coat. Technol. — 1997. — 94/95. - P. 34-40.2. A/nminium and Ті Al multilayer PVD coatings for enhanced corrosion resistance C. Charrier. P. Jacquot, Denisse et al. // Ibid. — 90. — P. 29-34.
3. Corrosion behaviour of Al Ті coating elaborated by cathodic arc PVD process onto mild steel substrate J. Creus. H. Idrissi, H. Mazille et al. // Thin Solid Films. — 1999. - 346. - P. 150-154.
4. Solid-state diffusion bonding of gamma-АІТі alloys using Ті Al thin films as interlayers / L. I. Duarte, A. S. Ramos. M. F. Vieira et al. . / Intermetallics. — 2006. — 14. — P. 1151-1156.
5. Nanometric multilayers: A new approach for joining TiAl A. S. Ramos. M. T. Vieira. L. I. Duarte et al. /. Ibid. — 2006. - 14. - P. 1157-1162.
6. Processing intermetallic composites by self-propagating, high-temperature synthesis / D. E. Alman. J. A. Hawk, A. V. Petty, J. C. Rawers / JOM. — 1994. — 46. — P. 31-35. ‘
7. Processing, structure and properties of metal-intermetallic layered composites / D. E. Alman. C. Dogan. J. A. Hawk, J. C. Rawers . / Mater. Sci. Eng. A. — 1995. — 192/193. - P. 624-632.
8. Alman D. E., Rawers J. C., .Hawk J. A. Microstructural and failure characteristics of metal-intermetallic layered sheet composites . / Metall. Mater. Trans. A. — 1995. — 26. № 3. - P. 589-599.
9. Acoff V. L., Zhang R., Chaudhari G. P. Using severe plastic deformation to process multilayered composites from elemental titanium, aluminium, and niobium foils // Mater. Forum. — 2005. — 29. — P. 568-573.
10. Luo J.-G., Acoff V. L. Using cold roll bonding and annealing to process Ті Al multi-layered composites from elemental foils . / Mater. Sci. Eng. A. — 2004. — 379. — P. 164-172. ~
11. Yao Wei, Wu Aiping, Zou Guisheng, Ren Jialie. Formation process of the bonding joint in Ті Al diffusion bonding // Mater. Sci. and Eng. A. - 2008. - 480, № 1/2. - P. 456-463. '
12. Synthesis and microstructural characterization of Ti-Al3Ti metal-intermetallic laminate (MIL) composites / L. M. Peng. J. H. Wang. H. Li et al. . / Scripta Mater. — 2005. — 52. - P. 243-248.
13. Growth of intermetallic layer in multi-laminated Ті Al diffusion couples . L. Xu. Y. Y. Cui. Y. L. Hao, R. Yang /. Mater. Sci. and Eng. A. - 2006. - 435/436. - P. 638-647.
14. Luo J.-G., Acoff V. L. Interfacial reactions of titanium and aluminum during diffusion welding // Welding J. — 2000. - 9. - P. 239-243.
15. Luo J.-G., Acoff V. L. Processing gamma-based TiAl sheet materials by cyclic cold roll bonding and annealing of elemental titanium and aluminum foils // Mater. Sci. and Eng. A. - 2006. - 433. - P. 334-342.
16. The effect of processing variables on the structure and chemistry of Ті-aluminide based LMCS / D. J. Goda. N. L. Richards. W. F. Calev. V. C. Chaturvedi /. Ibid. — 2002. - 334. - P. 280-290.
17. Effect of annealing on microstructure, residual stress and hardness of Al-Ті multilayered films R. Mitra. A. Madan. R. A. Hoffman et al. . / J. Mater. Res. — 2001. — 16. №7. - P. 2064-2076.
18. On the mechanism of heterogeneous reaction and phase formation in li Al multilayer nanofilms / J-C. Gachon, A. S. Rogachev. H. E. Grigoryan et al. . / Acta Mater. — 2005. эЗ. - P. 1225-12311
19. Ramos A. S., Vieira M. T. Kinetics of the thin films transformation Ті/Al multilayer ^Y"TiAl // Surf. Coat. Techn. — 2005. - 200. - P. 326-329.
20. Ramos A. S., Calinas R., Vieira M. T. The formation of Y-TiAl from Ті/А1 multilayers with different periods // Ibid. - 2006. - 200. - P‘. 6196-6200.
21. Динамика фазообразования при нагреве в многослойных нанопленках системы Ті-Al / И. Ю. Ягубова. А. С. Рогачев. А. Э. Григорян и др. // Труды 9-го междисциплинарного международного симпозиума «Упорядочение в металлах и сплавах»(ОМА-2006), г. Сочи. 12-16 сент. 2006 г. - Сочи. 2006. - С. 258-261.
22. Structure and properties of multilayered thin films: Mater, research society symposium proc. T. D. Nguyen. В. M. Lairson. В. M. Clements et al. — Warrendale. USA: Materials Research Society. 1995. — 382. — 493 p.
23. Безгазовое горение многослойных биметаллических нанопленок Ti/Al / А. С. Рогачев. А. Э. Григорян. Е. В. Илларионова и др. // Физика горения и взрыва. - 2004. - 40. № 2. - С. 45-51.
24. Jeske Т., Schmitz G. Influence of the microstructure on the interreaction of Al Ni investigated by tomographic atom probe // Mater. Sci. and Eng. A. — 2002. — 327. № 1. — P. 101-108. ~
25. Jeske T., Seibt M., Schmitz G. Microstructural influence on the early stages of interreaction of Al Ni-investigated by TAP and HREM /. Mater. Sci. and Eng. A. — 2003. — 353. № 1. - P. 105-111. '
26. Thornton J. A. High rate thick film growth // Ann. Rev. Mater. Sci. — 1977. — № 7. — P. 239-260.
27. Messier R., Ross R. C. Evolution of microstructure in amorphous hydrogenated silicon /. J. Appl. Phys. — 1982. — 53. № 9. - P. 6220-6225. '
28. Diffusion welding of finely-dispersed AMg5 27% A12O3 composite with application of nanolayered Ni Al foil A. Ya. Ishchenko. Yu. V. Falchenko, A. I. Ustinov et al. // The Paton Welding J. — 2007. — № 7. — P. 2-5.
29. Опытно-промышленные образцы аппаратуры для физикохимического анализа при высоких температурах Ю. А. Кочержинский. В. И. Василенко. А. Д. Ёвпрев и др. // Приборы для исследования физических свойств материалов. — Киев: Наук, думка. 1974. — С. 134-141.
30. Шишкин А. Е., Шишкин Е. А., Устинов А. II. Термический анализ микрослойных присадок на основе интерметаллидообразующих элементов / Автомат, сварка. - 2007. - № 12'. - С. 30-34.
31. Т. В. Massalski. Binary alloy phase diagrams — Ohio.: Metals Park. 1986. — 526" c.
32. Use of the effective heat of formation rule for predicting phase formation sequence in Al-Ni systems / R. Pretorius. R. de Reus. A. M. Vredenberg. F. W. Saris . / Mater. Lettters. - 1990. - 9. № 12. - P. 494-499.
33. Prediction of phase formation sequence and phase stability in binary metal-aluminum thin-film systems using the effective heat of formation rule R. Pretorius. A. M. Vredenberg. F. W. Saris. R. de Reus /. J. Appl. Phys. — 1991. — 70. № 7. - P. 3636-3646. '
34. Kattner U. R., Lin J. C., Chang Y. A. Thermodynamic assessment and calculation of the Ті-Al system // Metall. Mater. Trans. A. — 1992...— 23. — P. 2081-2090.
35. Raman A., Schubert K. Uber den Aufbau einiger zu TiAl3 verwandter Legierungsreihen II. Untersuchungen in einigen Ti-Al-Si system // Z. Metallkd. — 1965. — 56. — S. 44-50.
36. Dybkov V. I. Growth kinetics of chemical compound layers. — Cambridge.: Cambridge International Science Publishing. 1998. — 160 p.
37. Loo van F. J. J., Rieck G. D. Diffusion in the titanium-aluminium system-I. Interdiffusion between solid Al and Ті or Ті-Al alleys / Acta Metall. - 1973. - 21. - P. 61-71.
38. ThuillardM., Tran L. T., Nicolet M. A. Al3Ti formation by diffusion of aluminum through titanium . . Thin Solid Films. - 1988. - 166. - P. 21-28.
39. Effect of diffusion barrier and impurities in titanium on the growth rate of TiAl3 layer / T. Shimozaki, T. Okino. M. Yamane et al. . / Defect Diff. Forum. — 1997. — 143-147. - P. 591.
40. Ahmed A. A.-II. Hot dip aluminide coating of Ті and the effect of impurities and alloying additions in the molten Al bath / Z. Metallkd. - 1991. - 82. - S. 921-926.
41. Pressnre-assisted reactive synthesis of titanium aluminides from dense 50А1-50ТІ elemental powder blends / E. Paransky, E. Y. Gutmans. I. Gotman, M. Koczak // Metall. Mater. Trans. A. — 1996. — 27. № 8. — P. 2130-2139.
42. Annealing studies of Ті Al multilayer film by slow positron beam . L. Z. Zhang. D. N. Wang. B. Y. Wang et al. // Applied Surface Sci. - 2007. - 253. - P. 7309-7312.
43. Thermal stability of thin Ті films on Al single crystal surfaces . С. V. Ramana, B. S. Choi. R. J. Smith et al. // J. Vac. Sci. Techn. A. - 2003. - 21. № 4. - P. 1326-1331.
44. Ion scattering studies of the formation and thermal stability of the Ті-Al interface / С. V. Ramana. B.-S. Choi, R. Hutchison. R. J. Smith // Nucl. Instr, and Meth, in Phys. Res. B. - 2003. - 212. - P. 465-472
This article is licensed under a Creative Commons Attribution Non-Commercial 4.0 International (CC-BY-NC).