Жаростойкие покрытия на основе высокоэнтропийного сплава (MoTaNbZrHf)SiB с повышенным содержанием кремния, полученные методом магнетронного распыления

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В настоящей работе при магнетронном распылении мишеней (MoTaNbZrHf)SiB и SiBC были получены: однослойные (MoTaNbZrHf)-Si-B, двух- и многослойные (MoTaNbZrHf)-Si-B/Si-B-C, а также нанокомпозитные покрытия (MoTaNbZrHf)-Si-B-C. Особое внимание было уделено исследованию влияния повышенного содержания кремния на структуру и жаростойкость разработанных покрытий. Результаты показали, что однослойные и нанокомпозитные покрытия обладают однородной структурой с равномерным распределением элементов по толщине. Двух- и многослойные покрытия содержали слои (MoTaNbZrHf)-Si-B/Si-B-C толщиной 9.1/3.9 и 1.7/0.6 мкм соответственно. Введение в состав покрытий (MoTaNbZrHf)-Si-B дополнительных кремнийсодержащих фаз привело к снижению удельного изменения массы с –3.1 до 0.15–0.20 мг/см2 при температуре 1000°С. Отжиги при температуре 1500°С показали, что двухслойные покрытия (MoTaNbZrHf)-Si-B/Si-B-C обладают минимальными толщиной оксидного слоя 9.2 мкм и удельной потерей массы 0.95 мг/см2, что в 1.5 и 1.8 раза ниже значений, полученных для однослойного покрытия (MoTaNbZrHf)-Si-B. При 1600°С однослойное покрытие (MoTaNbZrHf)-Si-B полностью окислялись, в то время как двух- и многослойное покрытия (MoTaNbZrHf)-Si-B/Si-B-C фрагментарно сохранялись, что связано с высоким содержанием кремния в их составе.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ф. В. Кирюханцев-Корнеев

Университет науки и технологий “МИСИС”

Автор, ответственный за переписку.
Email: kiryuhantsev.fv@misis.ru
Россия, Москва

А. Д. Чертова

Университет науки и технологий “МИСИС”

Email: kiryuhantsev.fv@misis.ru
Россия, Москва

Н. В. Швындина

Университет науки и технологий “МИСИС”

Email: kiryuhantsev.fv@misis.ru
Россия, Москва

Е. А. Левашов

Университет науки и технологий “МИСИС”

Email: kiryuhantsev.fv@misis.ru
Россия, Москва

Список литературы

  1. Ren J., Zhang Y., Zhao D., Chen Y., Guan S., Liu Y. et al. // Nature. 2022. V. 608. P. 62–68. https://doi.org/10.1038/s41586-022-04914-8
  2. Pan Q., Zhang L., Feng R., Lu Q., An K., Chuang A.C. et al. // Science. 2021. V. 374. P. 984–989.
  3. George E.P., Raabe D., Ritchie R.O. // Nature Reviews Materials. 2019. V. 4. P. 515–534. https://doi.org/10.1038/s41578-019-0121-4
  4. Tsai M.H., Yeh J.W. // Materials Research Letters. 2014. V. 2. P. 107–123. https://doi.org/10.1080/21663831.2014.912690
  5. Li J., Huang Y., Meng X., Xie Y. // Advanced Engineering Materials. 2019. V. 21. 1900343. https://doi.org/10.1002/ADEM.201900343
  6. Gao M.C., Liaw P.K., Yeh J.W., Zhang Y. // High-Entropy Alloys: Fundamentals and Applications. 2016. P. 1–516. https://doi.org/10.1007/978-3-319-27013-5/COVER
  7. Gromov V.E., Konovalov S. V., Ivanov Y.F., Osintsev K.A.// Structure and Properties of High-Entropy Alloys. 2021. V. 107. https://doi.org/10.1007/978-3-030-78364-8
  8. Rogachev A.S. // Physics of Metals and Metallography. 2020. V. 121. P. 733–764. https://doi.org/10.1134/S0031918X20080098
  9. Dewangan S.K., Mangish A., Kumar S., Sharma A., Ahn B., Kumar V. // Engineering Science and Technology, an International Journal. 2022. V. 35. P. 101211. https://doi.org/10.1016/J.JESTCH.2022.101211
  10. Wang M., Wen Z., Ma B., Liu J., Zou Z., Zhao Y. // Journal of Alloys and Compounds. 2022. V. 893. P. 162242. https://doi.org/10.1016/J.JALLCOM.2021.162242
  11. Wu M., Setiawan R.C., Li D.Y. // Wear. 2022. V. 492–493. P. 204231. https://doi.org/10.1016/J.WEAR.2021.204231
  12. Gao S., Cao J., Qiu Z., Yan X. // Materials Letters. 2022. V. 321. https://doi.org/10.1016/J.MATLET.2022.132393
  13. Ji F., Wang Z., Wu L. // Materials Today Communications. 2022. V. 32. P. 104063. https://doi.org/10.1016/J.MTCOMM.2022.104063
  14. Zhang Y., Liu M., Sun J., Li G., Zheng R., Xiao W., et al. // Materials Science and Engineering: A. 2022. V. 835. P. 142670. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2022.142670
  15. Kumari P., Mishra R.K., Gupta A.K., Mohapatra S., Shahi R.R. // Journal of Alloys and Compounds. 2023. V. 931. P. 167451. https://doi.org/10.1016/J.JALLCOM.2022.167451
  16. Kitagawa J. // Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 2022. V. 563. P. 170024. https://doi.org/10.1016/J.JMMM.2022.170024
  17. Poliakov M., Kovalev D., Vadchenko S., Moskovskikh D., Kiryukhantsev-Korneev P., Volkova L., et al. // Nanomaterials. 2023. V. 13. art. № 2004. https://doi.org/10.3390/nano13132004
  18. Cantor B., Chang I.T.H., Knight P., Vincent A.J.B. // Materials Science and Engineering: A. 2004. V. 375–377. P. 213–218. https://doi.org/10.1016/J.MSEA.2003.10.257
  19. Xue L., Shao L., Zhang B., Li Z., Cheng J., Shen B. // Journal of Rare Earths. 2024. V. 42. P. 129–136 https://doi.org/10.1016/J.JRE.2022.12.001
  20. Wang Z., Chen S., Yang S., Luo Q., Jin Y., Xie W. et al. // Journal of Materials Science & Technology. 2023. V. 151. P. 41–65. https://doi.org/10.1016/J.JMST.2022.11.054
  21. Fan X.J., Qu R.T., Zhang Z.F. // Journal of Materials Science & Technology. 2022. V. 123. P. 70–77. https://doi.org/10.1016/J.JMST.2022.01.017
  22. Zhu C., Li Z., Hong C., Dai P., Chen J. // International Journal of Refractory Metals and Hard Materials. 2020. V. 93 https://doi.org/10.1016/J.IJRMHM.2020.105357
  23. Lin M.I., Tsai M.H., Shen W.J., Yeh J.W. // Thin Solid Films. 2010. V. 518. P. 2732–2737. https://doi.org/10.1016/J.TSF.2009.10.142
  24. Tunes M.A, Fritze S., Osinger B., Willenshofer P., Alvarado A.M., Martinez E. et al. // Acta Materialia. 2023. V. 250. P. 118856. https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118856
  25. Wang B., Wang Q., Sun B., Mo J., Guo Y., Liang X. et al. // Journal of Materials Science & Technology. 2023. V. 149. P. 31–41. https://doi.org/10.1016/J.JMST.2022.12.010
  26. Dong S., Zhou H., Hu X., Zhang J., Li Y., Shang W. et al. // International Journal of Hydrogen Energy. 2023. V. 48. P. 18233–18244. https://doi.org/10.1016/J.IJHYDENE.2023.01.305
  27. Gild J., Braun J., Kaufmann K., Marin E., Harrington T., Hopkins P. et al. // Journal of Materiomics. 2019. V. 5. P. 337–343. https://doi.org/10.1016/J.JMAT.2019.03.002
  28. Yi G., Ding Y., Cheng Y., Zhang P., Wang X., Liang X. // Journal of Alloys and Compounds. 2022. V. 916. P. 165384. https://doi.org/10.1016/J.JALLCOM.2022.165384
  29. Liu D., Huang Y., Liu L., Zhang L. // Materials Letters. 2020. V. 268. P. 127629. https://doi.org/10.1016/J.MATLET.2020.127629
  30. Guo Z., Zhang L., Qiao Y., Gao Q., Xiao Z. // Scripta Materialia. 2022. V. 218. P. 114798. https://doi.org/10.1016/J.SCRIPTAMAT.2022.114798
  31. Chen Y., Gao X., Qin G., Chen R., Guo J. // Materials Letters. 2023. V. 335. P. 133832. https://doi.org/10.1016/J.MATLET.2023.133832
  32. Xu Z.Q., Ma Z.L., Tan Y., Wang M., Zhao Y., Cheng X.W. // Journal of Alloys and Compounds. 2022. V. 900. P. 163517. https://doi.org/10.1016/J.JALLCOM.2021.163517
  33. Xiao Z., Zhang L., Guo Z. // Computational Materials Science. 2022. V. 203. P. 111116. https://doi.org/10.1016/J.COMMATSCI.2021.111116
  34. Galetz M.C., Ulrich A.S., Hasemann G., Krüger M. // Intermetallics. 2022. V. 148. P. 107620. https://doi.org/10.1016/J.INTERMET.2022.107620
  35. Kiryukhantsev-Korneev P.V., Chertova A.D., Chudarin F.I., Patsera E.I., Levashov E.A. // Surface and Coating Technology. 2024. (in press)
  36. Fabrizi A., Cecchini R., Kiryukhantsev-Korneev P.V., Sheveyko A.N., Spigarelli S., Cabibbo M. // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2017. V. 53. P. 452–459. https://doi.org/10.1134/S2070205117030066
  37. Kiryukhantsev-Korneev P.V., Andreev S.O., Shvyndina N.V., Levashov E.A., Timofeev A.N., Shtansky D.V. // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2014. V. 55. P. 645–651. https://doi.org/10.3103/S106782121406011X
  38. Kiryukhantsev-Korneev P., Sytchenko A., Pogozhev Y., Vorotilo S., Orekhov A., Loginov P. et al. // Materials. 2021. V. 14. https://doi.org/10.3390/MA14081932
  39. Yao X.Y., Li H.J., Zhang Y.L., Ren J.J., Yao D.J., Tao J. // Corrosion Science. 2012. V. 57. P. 148–153. https://doi.org/10.1016/J.CORSCI.2011.12.023
  40. Bae K.E., Chae K.W., Park J.K., Lee W.S., Baik Y.J. // Surface and Coatings Technology. 2015. V. 276. P. 55–58. https://doi.org/10.1016/J.SURFCOAT.2015.06.053
  41. Kiryukhantsev-Korneev F.V., Lemesheva M.V., Shvyndina N.V., Levashov E.A., Potanin A.Y. // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2018. V. 54. P. 1147–1156. https://doi.org/10.1134/S207020511806014X/FIGURES/10
  42. Kiryukhantsev-Korneev P.V., Potanin A.Y. // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2019. V. 59. P. 698–708. https://doi.org/10.3103/S106782121806010X
  43. Kiryukhantsev-Korneev P.V., Kuptsov K.A., Tabachkova N.Y., Andreev N.V., Sagalova T.B., Golizadeh M. et al. // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2021. V. 57. P. 1008–1024. https://doi.org/10.1134/S2070205121050130/FIGURES/11
  44. Kiryukhantsev-Korneev P.V., Sheveyko A.N., Levashov E.A., Shtansky D.V. // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2015. V 56. P. 540–547. https://doi.org/10.3103/S1067821215050077/METRICS
  45. Kiryukhantsev-Korneev P.V., Sytchenko A.D., Sviridova T.A., Sidorenko D.A., Andreev N.V., Klechkovskaya V. V. et al. // Surface and Coatings Technology. 2022. P. 128141. https://doi.org/10.1016/J.SURFCOAT.2022.128141
  46. Kiryukhantsev-Korneev P.V. // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2012. V. 48. P. 585–590. https://doi.org/10.1134/S207020511205005X
  47. Lange A., Braun R., Heilmaier M. // Intermetallics. 2014. V. 48. P. 19–27 https://doi.org/10.1016/J.INTERMET.2013.09.007
  48. Choi Y.J., Yoon J.K., Kim G.H., Yoon W.Y., Doh J.M., Hong K.T. // Corrosion Science. 2017. V. 129. P. 102–114. https://doi.org/10.1016/J.CORSCI.2017.10.002
  49. Asempah I., Xu J., Yu L., Wang L. // Ceramics International. 2019. V. 45. P. 19395–19403. https://doi.org/10.1016/J.CERAMINT.2019.06.192.
  50. Xie Z.W., Wang L.P., Wang X.F., Huang L., Lu Y., Yan J.C. // Transactions of Nonferrous Metals Society of China (English Edition). 2011. V. 21. https://doi.org/10.1016/S1003-6326(11)61628-2
  51. Shi X., Zhao Y., Gao X., Li J., Chen J., You Y. et al. // Ceramics International. 2024. V. 50. P. 1166–1178. https://doi.org/10.1016/J.CERAMINT.2023.10.209
  52. Lapshin O.V., Boldyreva E.V., Boldyrev V.V. // Russian Journal of Inorganic Chemistry. 2021. V. 66. P. 433–453. https://doi.org/10.1134/S0036023621030116
  53. Kovalev D.Y., Potanin A.Y., Levashov E.A., Shkodich N.F. // Ceramics International. 2016. V. 42. P. 2951–2959. https://doi.org/10.1016/J.CERAMINT.2015.10.078
  54. Rakhadilov B., Kakimzhanov D., Buitkenov D., Abdulina S., Zhurerova L., Sagdoldina Z. // Crystals. 2022, V. 12, Page 1388. https://doi.org/10.3390/CRYST12101388
  55. Golizadeh M., Kuptsov K.A., Shvyndina N.V., Shtansky D.V. // Surface and Coatings Technology. 2017. V. 319. P. 277–285. https://doi.org/10.1016/J.SURFCOAT.2017.04.016

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. РЭМ-микрофотографии изломов покрытий SL (а), DL (б), ML (в), NC (г). Дифрактограммы покрытий (д).

Скачать (212KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Элементные ОЭСТР-профили покрытий SL (а), DL (б), ML (в), NC (г).

Скачать (267KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Зависимость Δm/S от времени выдержки (а) и внешний вид (б) покрытий в процессе отжигов при температуре 1000С и выдержках от 0 до 180 мин.

Скачать (473KB)
Метаданные
5. Рис. 4. РЭМ-микрофотографии поверхности покрытий SL (а), DL (б), ML (в), NC (г) после отжигов при температуре 1500С с выдержкой 10 мин.

Скачать (162KB)
Метаданные
6. Рис. 5. РЭМ-изображения поперечных изломов и ЭДС-карты для покрытий SL (а), DL (б), ML (в), NC (г) после отжигов при температуре 1500С.

Скачать (1MB)
Метаданные
7. Рис. 6. Толщина окисленного слоя (hокс) и разница между толщиной исходного покрытия и толщиной неокисленного слоя после отжига (а) и удельное изменение массы (∆m/S) (б) при температуре 1500С (hисх–hнеокс) для покрытий SL, DL, ML, NC.

Скачать (116KB)
Метаданные
8. Рис. 7. РЭМ-микрофотографии поверхности покрытий SL (а), DL (б), ML (в), NC (г) после отжигов при температуре 1500С с выдержкой 10 мин.

Скачать (187KB)
Метаданные
9. Рис. 8. РЭМ-изображения поперечных изломов и ЭДС-карты для покрытий SL (а), DL (б), ML (в), NC (г) после отжигов при температуре 1600С.

Скачать (1MB)
Метаданные
10. Рис. 9. Рентгенограммы покрытий после отжигов при 1500 (а) и 1600С (б).

Скачать (646KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».