АМОРФНО-КРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ БОРСОДЕРЖАЩИЕ ПОКРЫТИЯ, СФОРМИРОВАННЫЕ ИОННО-ПЛАЗМЕННЫМ МЕТОДОМ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Методом ионно-плазменного высокочастотного напыления (магнетронное ВЧ-осаждение в условиях ионно-плазменного ассистирования при использовании генератора газовой (аргон) плазмы «ПИНК») на поверхности высокоэнтропийного сплава CoFeCrMnNi неэквиатомного состава сформированы борсодержащие покрытия элементного состава Al - Mg - B и Al - Mg - Ti - B толщиной 3 мкм. Методами просвечивающей электронной дифракционной микроскопии установлено, что покрытия являются аморфно-кристаллическими, т.е. содержат наноразмерные 1,5-2 нм островки кристаллической фазы, расположенные в аморфной матрице. Показано, что осаждение покрытия сопровождается формированием в слое подложки (высокоэнтропийный сплав), примыкающем к покрытию, нанокристаллической структуры с размером кристаллитов 25-40 нм. На границах кристаллитов выявлены частицы борида железа состава FeB и Fe 3 B , что указывает на проникновение бора в подложку. Размеры частиц борида железа 5-8 нм.

Об авторах

Юрий Федорович Иванов

ФГБУН Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН

Email: yufi55@mail.RUS
634055, Россия, Томск, пр-т Академический, 2/3

Анатолий Анатольевич Клопотов

ФГБОУВО «Томский государственный архитектурно-строительный университет»

634003, Россия, Томск, пл. Соляная, 2

Владимир Викторович Шугуров

ФГБУН Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН

634055, Россия, Томск, пр-т Академический, 2/3

Иван Иванович Ажажа

ФГБУН Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН

634055, Россия, Томск, пр-т Академический, 2/3

Елизавета Алексеевна Петрикова

ФГБУН Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН

634055, Россия, Томск, пр-т Академический, 2/3

Олег Сергеевич Толкачев

ФГБУН Институт сильноточной электроники Сибирского отделения РАН

634055, Россия, Томск, пр-т Академический, 2/3

Алиса Владимировна Никоненко

ФГБОУВО «Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники»

634050, Россия, Томск, пр-т Ленина, 40

Список литературы

  1. Balusamy, T. Pack boronizing of AISI H11 tool steel: role of surface mechanical attrition treatment / T. Balusamy, T.S.N. Sankara Narayanan, K. Ravichandran et al. // Vacuum. - 2013. - V. 97. - P. 36-43. doi: 10.1016/j.vacuum.2013.04.006.
  2. Erdogan, A. Boriding temperature effect on micro-abrasion wear resistance of borided tool steel / A. Erdogan // Journal of Tribology. - 2019. - V. 141. - I. 12. - Art. № 121702. - 7 p. doi: 10.1115/1.4044859.
  3. Gok, M.S. Dry sliding wear behavior of borided hot-work tool steel at elevated temperatures / M.S. Gok, A. Erdogan, M. Oge et al. // Surface Coatings Technology - 2017. - V. 328. - P. 54-62. DOI: j.surfcoat.2017.08.008.
  4. Subramanian, C. Development of boron based neutron absorber materials / C. Subramanian, A. K. Suri // Metals and Materials Processing. - 2004 - V. 16. - I. 1. - P. 39-52.
  5. Fu, X. The Advancement of neutron shielding materials for the storage of spent nuclear fuel / X. Fu, Z. Ji, W. Lin et. al. // Science and Technology of Nuclear Installations. - 2021. - V. 2021. - Art. № 5541047. - 13 p. doi: 10.1155/2021/5541047.
  6. Иванов, А.А. Ускорительный источник нейтронов для бор-нейтронозахватной терапии / А.А. Иванов, А.Н. Смирнов, С.Ю. Таскаев и др. // Успехи физических наук. - 2022. - Т. 192. - Вып. 8. - С. 891-912. doi: 10.3367/UFNr.2021.02.038940.
  7. Liu, D. Effects of boron content on microstructure and wear properties of FeCoCrNiBx high-entropy alloy coating by laser cladding / D. Liu, J. Zhao, Y. Li et al. // Applied Sciences. - 2020. - V. 10. - I. 1. - Art. № 49.- 11 p. doi: 10.3390/app10010049.
  8. Lindner, T. Surface hardening of FCC phase high-entropy alloy system by powder-pack boriding / T. Lindner, M. Löbel, B. Sattler et al. // Surface and Coatings Technology. - 2019. - V. 371. - P. 389-394. doi: 10.1016/j.surfcoat.2018.10.017.
  9. Nakajo, H. Boronizing of CoCrFeMnNi high-entropy alloys using spark plasma sintering / H. Nakajo, A. Nishimoto // Journal of Manufacturing and Materials Processing. - 2022. - V. 6. - I. 2. - Art. № 29. - 9 p. doi: 10.3390/jmmp6020029.
  10. Cengiz, S. The effect of Hf addition on the boronizing and siliciding behavior of CoCrFeNi high entropy alloys / S. Cengiz, M. Thuvander // Materials. - 2022. - V. 15. - I. 6. - Art. № 2282. - 17 p. DOI: https://doi.org/10.3390/ma15062282.
  11. Hou, J. Deformation behavior and plastic instability of boronized Al0.25CocrFeNi high-entropy alloys / J. Hou, J. Fan, H. Yang et al. // International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. - 2020. - V. 27.- I. 10. - P. 1363-1370. doi: 10.1007/s12613-020-1967-6.
  12. Seol, J. Boron doped ultrastrong and ductile high-entropy alloys / J.B. Seol, B.J. Wung, Z.M. Li et al. // Acta Materialia. - 2018. - V. 151. - P. 366-376. doi: 10.1016/j.actamat.2018.04.004.
  13. Gromov, V.E. High-entropy alloys: structure and properties / V.E. Gromov, Yu.F. Ivanov, K.A. Osintsev et al. - Moscow: RuScience, 2022. - 204 p.
  14. Devyatkov, V.N. Equipment and processes of vacuum electron-ion plasma surface engineering / V.N. Devyatkov, Yu.F. Ivanov, O.V. Krysina et al. // Vacuum. - 2017. - V. 143. - P. 464-472. doi: 10.1016/j.vacuum.2017.04.016.
  15. Nikitin, P.Yu. Energy-effective AlMgB14 production by self-propagating high-temperature synthesis (SHS) using the chemical furnace as a source of heat energy / P.Yu. Nikitin, A.E. Matveev, I.A. Zhukov // Ceramics International. - 2021. -V. 47. - I. 15. - P. 21698-21704. doi: 10.1016/j.ceramint.2021.04.183.
  16. Nikitin, P. Experimental and theoretical study of ultra-Hard AlMgB14-TiB2 composites: structure, hardness and self-lubricity / P. Nikitin, I. Zhukov, D. Tkachev et. al. // Materials. - 2022. - V. 15. - I. 23. - Art. № 8450. - 12 p. doi: 10.3390/ma15238450.
  17. Witusiewicz, V.T. The Al-B-Nb-Ti system V. Thermodynamic description of the ternary system Al-B-Ti / V.T. Witusiewicz, A.A. Boundary, U. Hecht et al. //Journal of Alloys and Compounds. -2009. - V. 474. - I. 1-2. P. 86-104. doi: 10.1016/j.jallcom.2008.06.128.
  18. Raghavan, V. Al-B-Mg (aluminum-boron-magnesium) / V. Raghavan // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. -2010. - V. 31. - I. 3. - P.272-273. doi: 10.1007/s11669-010-9675-y.
  19. Higashi, I. Boron-rich crystals in Al-M-B (M=Li, Be, Mg) systems grown from high-temperature aluminium solutions / I. Higashi, M. Kobayashi, S. Okada et al. // Journal of Crystal Growth. - 1993. - V. 128.- I. 1-4. - Part 2. - P. 1113-1119. doi: 10.1016/S0022-0248(07)80108-4.
  20. Kubaschewski, O. The Al-B-Co System (aluminum-boron-cobalt) / O. Kubaschewski // Bulletin of Alloy Phase Diagrams. - 1989. - V. 10. - I. 5. - P. 533-536. doi: 10.1007/BF02882410.
  21. Jeitschko, W. The crystal structure of Fe2AlB2 / W. Jeitschko // Acta Crystallography - 1969. - V. 25. - I. 1. - P. 163-165. doi: 10.1107/S0567740869001944.
  22. Chisholm, M.F. Fe16Al14B2 phase in Fe-Al alloys / M.F. Chisholm, G. Duscher, L.X. Pang, Kumar K.S. Kumar // Philosophical Magazine A. - 2000. - V. 80 - I. 11. - P. 2737-2745. doi: 10.1080/01418610008216502
  23. Чабан, Н.Ф. Тройные системы Cr-Al-B и Mn-Al-B / Н.Ф. Чабан, Ю.Б. Кузьма // Известия Академии наук СССР. Серия Неорганические материалы. - 1973. - Т. 9. - С. 1908-1911.
  24. Кузьма, Ю.Б. Кристаллическая структура Cr3AlB4 / Ю.Б. Кузьма, П.И. Крипякевич, Н.Ф. Чабан // Материалы Академии наук Украины. Серия А. - 1972. - № 12. - С. 1118-1121. ()
  25. Becher, H.J. Über das ternäre Borid Mn2AlB4 / H.J. Becher, K. Krogmann, E. Peisker // Zeitschrift für Anorganische und Allgemeine Chemie. -1966. - V. 344. - I. 3-4. - P. 140-147. doi: 10.1002/zaac.19663440304 (In German).
  26. Чабан, Н.Ф. Изотермические сечения систем (Co, Ni) - (Al, Si) / Н.Ф. Чабан, Ю.Б. Кузьма // Неорганические материалы. - 1973. - Т. 9. - С. 1886-1889.
  27. Higashi, I. Crystal growth of borides and carbides of transition metals from molten aluminium solutions / I. Higashi, Y. Takahashi, T. Atoda // Journal of Crystal Growth. - 1976. - V. 33. - I. 2. - P. 207-211. doi: 10.1016/0022-0248(76)90044-0.
  28. Чабан, Н.Ф. Изотермические сечения в системах (Co, Ni) - (Al, Si) - B / Н.Ф. Чабан, Ю.Б. Кузьма // Известия Академии наук СССР. Серия Неорганические материалы. - 1973. - Т. 9. - С. 2136-2140.
  29. Post, B. Transition Metal Diborides / B. Post, F.W. Glaser, D. Moskowitz // Acta Metallurgica. - 1954.- V. 2. - I. 1. - P. 20-25. doi: 10.1016/0001-6160(54)90090-5.
  30. Ottavi, L. Phase equilibria and solidification of Fe-Ti-B alloys in the region close to Fe-TiB2 / L. Ottavi, C. Saint-Yours, N. Valignant et al. // Zeitschrift für Metallkunde. - 1992. - V. 83. - I. 2. - P. 80-83. doi: 10.1515/ijmr-1992-830203.
  31. Клопотов, А.А. Структурно-фазовые состояния поверхностного слоя сплава Al-Si после электронно-ионно-плазменной обработки / А.А. Клопотов, Ю.Ф. Иванов, Е.А. Петрикова и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. - 2014. - Вып. 6. - С. 162-170.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).