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

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

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.

全文:

受限制的访问

作者简介

Ф. Кирюханцев-Корнеев

Университет науки и технологий “МИСИС”

编辑信件的主要联系方式.
Email: kiryuhantsev.fv@misis.ru
俄罗斯联邦, Москва

A. Чертова

Университет науки и технологий “МИСИС”

Email: kiryuhantsev.fv@misis.ru
俄罗斯联邦, Москва

Н. Швындина

Университет науки и технологий “МИСИС”

Email: kiryuhantsev.fv@misis.ru
俄罗斯联邦, Москва

E. Левашов

Университет науки и технологий “МИСИС”

Email: kiryuhantsev.fv@misis.ru
俄罗斯联邦, Москва

参考

  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

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML
下载
2. Fig. 1. SEM micrographs of fractures of SL (a), DL (b), ML (c), NC (d) coatings. Diffraction patterns of the coatings (d).

下载 (212KB)
索引源数据
3. Fig. 2. Elemental OESTR profiles of coatings SL (a), DL (b), ML (c), NC (d).

下载 (267KB)
索引源数据
4. Fig. 3. Dependence of Δm/S on the holding time (a) and the appearance (b) of coatings during annealing at a temperature of 1000°C and holding times from 0 to 180 min.

下载 (473KB)
索引源数据
5. Fig. 4. SEM micrographs of the surface of SL (a), DL (b), ML (c), NC (d) coatings after annealing at a temperature of 1500°C with a holding time of 10 min.

下载 (162KB)
索引源数据
6. Fig. 5. SEM images of transverse fractures and EDS maps for SL (a), DL (b), ML (c), NC (d) coatings after annealing at a temperature of 1500°C.

下载 (1MB)
索引源数据
7. Fig. 6. Thickness of the oxidized layer (hoxid) and the difference between the thickness of the initial coating and the thickness of the non-oxidized layer after annealing (a) and the specific change in mass (∆m/S) (b) at a temperature of 1500°C (hinit–hneoxid) for SL, DL, ML, NC coatings.

下载 (116KB)
索引源数据
8. Fig. 7. SEM micrographs of the surface of SL (a), DL (b), ML (c), NC (d) coatings after annealing at a temperature of 1500°C with a holding time of 10 min.

下载 (187KB)
索引源数据
9. Fig. 8. SEM images of transverse fractures and EDS maps for SL (a), DL (b), ML (c), NC (d) coatings after annealing at a temperature of 1600°C.

下载 (1MB)
索引源数据
10. Fig. 9. X-ray diffraction patterns of coatings after annealing at 1500 (a) and 1600°C (b).

下载 (646KB)
索引源数据

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2025