| 2016 №02 (05) |
DOI of Article 10.15407/sem2016.02.06 |
2016 №02 (07) |
Современная электрометаллургия, 2016, #2, 44-50 pages
Структура и механические свойства многослойных вакуумно-дуговых конденсатов систем Ti/Al и Ti/TiAlSi
А. В. Демчишин1, Л. Д. Кулак1, А. А. Демчишин2, Г. А. Автономов1
1Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины. 03142, г. Киев, ул. Кржижановского, 3. E-mail: demch@ipms.kiev.ua
2НТУУ «Киевский политехнический институт». 03056, г. Киев, пр. Победы, 37. E-mail:ademch@bk.ru
Abstract
Исследованы микроструктура, фазовый состав и микротвердость многослойных конденсатов систем Ti/Al и Ti/TiAlSi, полученных вакуумно-дуговым испарением выбранных чистых металлов титана, алюминия и тройного сплава Ti–5,5Al–3,2Si. Толщина слоев в конденсированных композициях регулировалась величиной тока дугового разряда и длительностью последовательного осаждения плазменных потоков на металлические подложки. Многослойные конденсаты с периодами в диапазоне 50...340 нм имели общую толщину 60...80 мкм. Полученные данные микроскопического анализа показывают, что в исследуемых композициях наблюдается чередование непрерывных слоев разнородных материалов. Результаты рентгенофазового анализа свидетельствуют, что в многослойных конденсатах с ограниченной взаимной растворимостью элементов на межслойных границах раздела процессы взаимодиффузии сопровождаются протеканием реакций с образованием интерметаллидов. На рентгенограммах регистрируются также рефлексы чистых металлов, подтверждающие, что эти реакции не проходят по всей толщине чередующихся слоев разнородных материалов за период их формирования на подложке. Результаты измерения микротвердости многослойных конденсатов показывают, что уменьшение толщины чередующихся слоев ведет к росту твердости получаемых композиций, а наличие интерметаллидов в конденсатах существенно повышает их твердость. Библиогр. 18, рис. 4.
Ключевые слова: акуумно-дуговое испарение; многослойные металлические конденсаты; электронная микроструктура; фазовый состав; химический состав конденсированного тройного сплава; микротвердость конденсатов
Received: 25.06.16
Published: 23.06.16
References
1. Palatnik, L.S., Iljinsky, A.I., Sapelkin, N.P. (1966) About strength of multilayer vacuum condensates. PhTT, 8, 2515–2517.
2. Litvin, S.E., Didikin, G.G., Shurin, D.V. et al. (2009) Magnetic materials on base of microlayer condensates Fe-Cu, produced by electron beam deposition in vacuum. Sovrem. Elektrometall., 4, 21–25.
3. Illarionova, E.V., Kuntz, J.-J., Kovalev, D.Yu. et al. (2005) On the mechanism of heterogeneous reaction and phase formation in Ti/Al multilayer nanofilms. Acta Materialia, 53, 1225–1231. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2004.11.016
4. Ramos, A.S., Calinas, R., Vieira, M.T. (2006) The formation of ?-TiAl from Ti/Al multilayers with different periods. Surface and Coating Technology, 200, 6196–6200. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.11.023
5. Kopan, V.S. (1988) Microlaminated composite materials on aluminium, copper and iron base: Author's abstract of thesis for scient. Degree of Doc. of Techn. Sci. Kiev.
6. Konieczny, M. (2008) Processing and microstructural characterization of laminated Ti–intermetallic composites synthesized using Ti and Cu foils. Materials Letters, 62, 2600–2602. https://doi.org/10.1016/j.matlet.2007.12.067
7. Ramos, A.S., Vieira, M.T., Duarte, L.I. et al. (2006) Nanometric multilayers: A new approach for joining TiAl. Intermetallics, 14, 1157–1162. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2005.12.012
8. Duarte, L.I., Ramos, A.S., Vieira, M.F. et al. Solid-state diffusion bonding of gamma-TiAl alloys using Ti/Al thin films as interlayers. Ibid., 1151–1156.
9. Bautin, V.A., Bardin, I.V., Seferyan, A.G. et al. (2014) Effect of chemical composition of intermetallic vacuum-arc coatings on their resistance to corrosion cavitation in water medium. Tyazhyoloe Mashinostroenie, 1, 2–9.
10. Bautin, V.A., Bardin, I.V., Seferyan, A.G. et al. (2014) Effect of chemical composition of vacuum-arc protective coating on cavitation strength of "steel 10Kh18N12M3L-coating" system in eutectic alloy Na–K. Ibid., 4–5, 2–6.
11. Demchishin, A.V., Avetisyan, V.A., Demchishin, A.A. et al. (2014) Structure and mechanical properties of vacuum-arc multilayer condensates of nitrides of titanium and its alloys. Sovrem. Elektometall., 2, 44–50.
12. Eryomenko, V.N. (1960) Titanium and its alloys. Kiev, Publ. House of Academy of Sciences of UkrSSR.
13. Aksyonov, I.I., Bilous, V.A., Goltvyanytsya, S.K. et al. (2009) Transfer of cathode material in the process of vacuum-arc formation of coatings. Voprocy Atomnoy Nauki i Tekhniki, 2, 181–184 (Series: Physics of radiation damages and radiation materials science, Issue 93) [in Ukrainian].
14. PalDey, S., Deevi, S.C., Alford, T.L. (2004) Cathodic arc deposited thin film coatings based on TiAl intermetallics. Intermetallics, 12, 985–991. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2004.02.021
15. Deshman, S. (1964) Scientific bases of vacuum engineering. Moscow, Mir.
16. Andreev, A.A., Sablev, L.P., Shulaev, V.M. et al. (2005) Vacuum-arc units and coatings. Kharkov: Nat. Scient. Center "Kharkov Phys.-Techn. Inst."
17. Andronova, T.M., Vovsi, A.I., Kozlov, V.M. et al. (1985) Producing coatings of complex composition by methods of electric arc and magnetron sputtering in vacuum. Riga: Latvian NII of scient.-techn. inform and techn.-econom.reseach.
18. Movchan, B.A., Malashenko, I.S. (1983) Heat-resistant coatings, deposited in vacuum. Kiev, Naukova Dumka.