Materials. Technologies. Design

Текущее состояние технологий вакуумного осаждения покрытий из МАХ фаз Ti-Al-C

Алексей Андреевич Маслов — 2024-12-23

Современная промышленность предъявляет постоянно растущие запросы к конструкционным материалам и покрытиям, призванным обеспечить нужную функциональность изделий, исследователи посвящают все больше и больше работ поиску новых материалов для обеспечения нужных свойств. Среди множества перспективных материалов особое место занимают так называемые M_n₊₁AX_n (МАХ) фазы различных систем, сочетающие в себе свойства металлов и керамик. Одними из наиболее изученных являются МАХ фазы системы Ti-Al-C, имеющие высокие механические характеристики и устойчивость к окислению при температуре 1400°С. В данной работе представлен обзор текущего уровня развития методов получения покрытий из МАХ фаз Ti-Al-C технологией физического осаждения паров (PVD). Рассмотрены публикации, преимущественно посвященные магнетронному напылению в различных конфигурациях, например, с разбалансировкой, в режиме HiPIMS, а также катодно-дуговому осаждению, поскольку эти методы являются одними из самых распространенных методаов вакуумного нанесения покрытий. Рассмотрены функциональные свойства получаемых покрытий, предметом особого интереса является стойкость к окислению в высокотемпературных средах.

Коррозионная стойкость магниевых сплавов Mg-1Zn и Mg-1Zn -0,2Ca, подвергнутых интенсивной пластической деформации кручением

Ганджина Дастамбуевна Худододова — 2024-12-23

В работе рассмотрены структура и коррозионные свойства ультрамелкозернистых магниевых сплавов Mg-1Zn и Mg-1Zn-0,2Са, полученных методом интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК). Методами электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа определены средний размер зерен и фазовый состав частиц. Гравиметрическим методом рассчитана скорость коррозии в исследованных образцах в гомогенизированном состоянии (КЗ) и после наноструктурирования методом ИПДК. Показано, что присутствие Ca в сплаве Mg-1Zn-0,2Са ведет к образованию частиц Ca₂Mg₆Zn₃ катодного типа, которые положительно влияют на коррозионную стойкость в гомогенизированном состоянии по сравнению со сплавом Mg-1Zn. ИПДК образцы сплава Mg-1Zn-0,2Ca, подвергнутые дополнительной термической обработке при температуре 300^оС, также проявили лучшую коррозионную стойкость по сравнению со сплавом Mg-1Zn, подвергнутом аналогичной обработке. Различие в коррозионных свойствах обсуждается с точки зрения образования гальванических пар между матрицей и катодными частицами, которые присутствуют в тройном сплаве Mg-1Zn-0,2Са, и отсутствуют в бинарном сплаве Mg-1Zn вследствие полной растворимости цинка в магнии при содержании Zn менее 1 вес.%.

Структура и механические свойства высокоэнтропийного сплава Fe-Ni-Mn-Cr, подвергнутого ИПДК

Адхам Мухаммад Муса Абуайяш — 2024-12-23

Структура и механические свойства высокоэнтропийного сплава Fe-Ni-Mn-Cr, подвергнутого интенсивной пластической деформации кручением, исследованы в настоящей работе. Исследования структуры проведены методами просвечивающей электронной микроскопии и рентгеноструктурного анализа с определением среднего размера зерна, присутствия двойниковых границ, наличия частиц выделений и кристаллографической текстуры. Определены механические свойства на растяжение ультрамелкозернистых образцов. Обсуждаются вклады границ зерен, двойников, дисперсных частиц, дислокаций и твердорастворного упрочнения в формирование высокопрочного состояния в ультрамелкозернистом выосокоэнтропийном сплаве.

О возможности существовании дискретных бризеров различных типов в ОЦК решетке с дальнодействием

Юрий Владимирович Бебихов — 2024-12-23

В этой статье исследуется возможность существования различных типов локализованных возбуждений в нелинейной объемно-центрированной кубической (ОЦК) решетке, называемых дискретными бризерами. Взаимодействия между частицами решетки описываются b-ФПУЦ потенциалом, при этом учитываются взаимодействия вплоть до четвертых соседей. Рассмотрение дальнодействующих сил оправдано тем, что они реализуются, например, для межатомных взаимодействий в металлах и ионных кристаллах. Недавно было показано, что особый класс точных решений уравнений движения частиц решетки, имеющих частоты вне фононного спектра, может служить для поиска дискретных бризеров. Такие точные решения находятся из анализа симметрии решетки и называются бушами нелинейных нормальных мод или делокализованными нелинейными колебательными модами (ДНКМ). В данной работе найдены три группы ДНКМ ОЦК решетки с волновыми векторами на границе зоны Бриллюэна, которые могут иметь частоты выше фононного спектра во всем диапазоне амплитуд колебаний. Дискретные бризеры могут быть получены путем наложения локализующих функций на такие ДНКМ. Некоторые из ДНКМ могут иметь частоты выше фононного спектра только при учете дальнодействия. Представленные результаты важны при обсуждении роли дискретных бризеров в формировании макроскопических свойств кристаллов.

Микроструктурное и фрактографическое исследование сплава Ni50Mn50 после низкотемпературного длительного старения

Елена Сергеевна Белослудцева — 2024-12-23

В последнее время возник интерес к сплавам на основе бинарной системы NiMn как к сплавам с магнитоуправляемым термоупругим превращением, а следовательно, магнитоуправляемыми эффектами памяти формы, за счет которых могут применяться в качестве элементов твердотельных хладагентов [1, 2]. Также исследуются пленки на основе антиферромагнитного сплава NiMn [3-6], поскольку имеют высокий потенциал практического применения в сфере спинтроники. [ 7-11]. В работе исследована микроструктура бинарного эквиатомного сплава номинального состава Ni₅₀Mn₅₀ после длительного хранения при комнатной температуре. Установлено, что в сплаве происходит фазовое расслоение вызванное распадом пластинчатой мартенситной структуры с образованием областей микро- и нанозерен. Проведен фрактографический анализ изломов образцов исследуемого сплава. Установлено, что в исходном состоянии (гомогенизирующий отжиг и закалка) характер изломов хрупкий. Излом после старения представлен не только хрупким характером, но также присутствуют вязкие участки, соответствующие распавшимся частям. Измерена микротвердость сплава в двух состояниях. Микротвердость мартенсита сплава после старения уменьшается примерно на 25%. Микроструктуру сплава Ni₅₀Mn₅₀ изучали методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ).

Получение биметаллической проволоки с сердечником из сплава Al-1,7 вес. % Fe, полученного электромагнитной кристаллизацией, и оболочкой из медного сплава марки М2

Ольга Олеговна Жукова — 2024-12-23

Методом совместного холодного волочения были получены образцы биметаллической проволоки с оболочкой из медного сплава М2 и сердечником из алюминиевого сплава Al-1,7 вес. % Fe, полученного методом литья в электромагнитный кристаллизатор. Полученные образцы характеризуются уровнями прочности, электропроводности и пластичности, удовлетворяющими требованиям стандартом ASTM B566 и SJ/T 11223-2000. За счет использования термически стабильного сплава системы Al-Fe удалось добиться равномерного падения твердости медного и алюминиевого сплавов во время постдеформационного отжига.

Влияние промежуточной деформации и искусственного старения на свойства сплава Al-Cu-Mg

Александр Калиненко — 2024-12-23

В работе было исследовано влияние промежуточной пластической деформации и искусственного старения на распад пересыщенного твердого раствора (ПТР) и механические свойства современного высокопрочного дюралюмина АА2624 (по классификации Aluminum Association). Для этого сплав, закаленный с температуры 495°С, был продеформирован на 1%, 5% и 10% методом одноосного растяжения и состарен при 190°С в интервале времен от 0,5 ч до 52 ч. После закалки сплав демонстрирует низкую прочность, но высокую пластичность. Предел текучести, предел прочности и относительное удлинение составили 139±4 МПа, 373±1 МПа и 23±1%, соответственно. Холодная деформация закаленного сплава обеспечивает повышение плотности дислокаций, которые служат местами гетерогенного выделения упрочняющих частиц, что приводит к значительному повышению прочностных свойств. Дефекты кристаллической решетки, генерируемые деформацией, меняют кинетику распада пересыщенного твёрдого раствора сплава. Установлено, что процесс распада пересыщенного твердого раствора при старении, деформированного до 10% сплава, ускоряется, что приводит к сокращению времени старения, необходимого для достижения максимальной прочности в 3 раза по сравнению со старением без промежуточной деформации (режим Т6). Холодная деформация способствует усилению эффекта дисперсионного твердения сплава. В результате, условный предел текучести сплава после обработки Т810 повышается в 2 раза по сравнению с обработкой Т6 и составляет 480±5 МПа. Таким образом, деформация с небольшими степенями деформации способствует значительному повышению прочности, что подтверждает эффективность применения низкотемпературной термомеханической обработки для сплавов системы Al-Cu-Mg.

Микроструктура композита медь/графен, полученного методом кручения под высоким давлением

Галия Фердинандовна Корзникова — 2024-12-23

Медноматричные композиты с графеном перспективны для широкого спектра применений, связанных с их хорошей тепло- и электропроводностью. Однако существуют важные проблемы при синтезе композитов медь/графен, связанные с плохой дисперсией графена в матрице и слабой межфазной связью. Интенсивная пластическая деформация кручением под высоким давлением дает возможность получать объемные образцы с нанокристаллической структурой без пор и загрязнений. Этот метод был успешно использован для изготовления композита Cu/графен из тонких медных фольг, полученных электроосаждением и покрытых монослоем графена. Исходные фольги содержали высокую долю двойниковых границ, что обеспечивает как высокую прочность, так и повышенную проводимость таких фольг. Микроструктура полученных из фольг композитов оказалась однородной с равноосным размером зерна около 300 нм. Несмотря на снижение доли когерентных двойниковых границ в процессе кручения под высоким давлением механические свойства композита повысились, что связано, по-видимому, с динамической рекристаллизацией и формированием однородной мелкозернистой структуры.

Разработка полимерных композитов с низкой горючестью на основе полилактида, армированных углетканью

Артур Альбертович Псянчин — 2024-12-23

В данной статье представлено исследование модификации полимерных композитов на основе полилактида, армированных углетканью, с применением антипиренов. Рассматривались две системы: одна с использованием галогенсодержащего декабромдифенилэтана в сочетании с синергистом, другая — на основе смеси гидроксидов алюминия и магния. При добавлении 12% декабромдифенилэтана и 3% оксида сурьмы достигнут класс горючести ПВ-0, что указывает на способность материала к самостоятельному затуханию. Кроме того, в работе проведены физико-механические испытания, включая оценку микротвердости и статическое растяжение, для анализа эксплуатационных свойств материала.

Особенности распределения концентрации плазмы в газо-металлических пучково-плазменных образованиях

Михаил Викторович Савчук — 2024-12-23

В данной работе исследуется азимутальные распределения концентрации заряженных частиц в газовом пучково-плазменном образовании и газо-металлическом пучково-плазменном образовании (ППО), а также в газовой и газо-металлической плазме в традиционной разрядной схеме для вакуумно-дугового плазменно-ассистированного напыления. Полученные значения коэффициента неоднородности для газо-металлического ППО и плазменном образовании, полученном в традиционной разрядной схеме, составляет 81% и 97% соответственно. Средняя температура электронов в разрядной схеме для генерации газо-металлических ППО составляет 2,3 эВ, а традиционной разрядной схеме температура электронов равна 1,5 эВ.

Анализ структурных параметров аморфного сплава Zr62Cu22Fe5Al10Dy1, подвергнутого интенсивной пластической деформации по данным РСА

Вячеслав Викторович Титов — 2024-12-23

В данной статье анализируется объёмное металлическое стекло (ОМС) на основе циркония (Zr) состава Zr62Cu22Fe5Al10Dy1 в исходном состоянии и после интенсивной пластической деформации кручением (ИПДК). Изучение изменений в структуре ОМС, происходящих под действием ИПДК, возможно методом рентгеноструктурного анализа (РСА) по оценке изменения таких параметров, как центр тяжести аморфного гало, полуширина и асимметрия гало. Однако необходимы специальные подходы и методики для описания экспериментального гало, определения его центра тяжести, полуширины и асимметрии. Статья направлена на поиск подходов для математического описания экспериментального гало. В статье проанализированы и сравнены результаты описания морфного гало программой EVA, гауссианом и бигауссианом. Результаты анализа и сравнения гало в различных состояниях показали, что ИПДК приводит к увеличению полуширины аморфного гало аморфного сплава.