Вплив термічного фактора на склад електронно-променевих високоентропійних AlTiVCrNbMo покриттів

Автор(и)

  • Oleg Sobol’ Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-4497-4419
  • Alexander Barmin Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-7507-7596
  • Svitlana Hryhorieva Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-2589-7729
  • Viktor Gorban’ Інститут Проблем Матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАНУ вул. Кржижановського, 3, м. Київ, Україна, 03680, Україна https://orcid.org/0000-0001-8887-0104
  • Alexander Vuets Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-5055-1394
  • Alexander Subbotin Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-9422-4480

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.126545

Ключові слова:

високоентропійний сплав AlTiVCrNbMo, електронно-променеве покриття, термічний фактор, елементний склад, фазовий склад

Анотація

На основі аналізу елементного складу матеріалів мішені з високоентропійного шестиелементного сплаву AlTiVCrNbMo і електронно-променевих покриттів на його основі встановлено критичний параметр (питома теплота випаровування елемента), який визначає селективну зміну елементного складу. Показано, що формування однофазного покриття високоентропійного сплаву відбувається, коли до складу покриття входить не менше 5 елементів. Отримані результати дозволяють обґрунтувати принципи підбору компонент для досягнення оптимальних елементного та фазового складу високоентропійних сплавів

Біографії авторів

Oleg Sobol’, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Доктор фізико-математичних наук, професор

Кафедра матеріалознавства

Alexander Barmin, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра матеріалознавства

Svitlana Hryhorieva, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Інженер

Кафедра матеріалознавства

Viktor Gorban’, Інститут Проблем Матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАНУ вул. Кржижановського, 3, м. Київ, Україна, 03680

Доктор технічних наук

Alexander Vuets, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Молодший науковий співробітник

Кафедра матеріалознавства

Alexander Subbotin, Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут" вул. Кирпичова, 2, м. Харків, Україна, 61002

Науковий співробітник

Кафедра матеріалознавства

Посилання

  1. Mayrhofer, P. H., Mitterer, C., Hultman, L., Clemens, H. (2006). Microstructural design of hard coatings. Progress in Materials Science, 51 (8), 1032–1114. doi: 10.1016/j.pmatsci.2006.02.002
  2. Sobol’, O. V. (2016). Structural Engineering Vacuum-plasma Coatings Interstitial Phases. Journal of Nano- and Electronic Physics, 8 (2), 02024-1–02024-7. doi: 10.21272/jnep.8(2).02024
  3. Zubkov, A. I., Zubarev, E. N., Sobol’, O. V., Hlushchenko, M. A., Lutsenko, E. V. (2017). Structure of vacuum Cu–Ta condensates. Physics of Metals and Metallography, 118 (2), 158–163. doi: 10.1134/s0031918x17020156
  4. Sobol’, O. V., Andreev, A. A., Gorban’, V. F., Meylekhov, A. A., Postelnyk, Н. О. (2016). Structural Engineering of the Vacuum Arc ZrN/CrN Multilayer Coatings. Journal of Nano- and Electronic Physics, 8 (1), 01042–1–01042–5. doi: 10.1134/s1063784216070252
  5. Sobol’, O. V., Meylekhov, A. A., Stolbovoy, V. A., Postelnyk, A. A. (2016). Structural Engineering Multiperiod Coating ZrN/MoN. Journal of Nano- and Electronic Physics, 8 (3), 03039-1–03039-4. doi: 10.21272/jnep.8(3).03039
  6. Postelnyk, H., Knyazev, S., Meylekhov, A., Stolbovoy, V., Kovteba, D. (2017). A study of an effect of the parameters of niobium-based ion cleaning of a surface on its structure and properties. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (5 (85)), 34–39. doi: 10.15587/1729-4061.2017.91788
  7. Sobol, O. V., Meylekhov, A. A., Bochulia, T. V., Stolbovoy, V. A., Gorban, V. F. (2017). А Computer Simulation of Radiation-Induced Structural Changes and Properties of Multiperiod ZrNx/MoNx System. Journal of Nano- and Electronic Physics, 9 (2), 02031-1–02031-5. doi: 10.21272/jnep.9(2).02031
  8. Sobol’, O. V. (2016). The influence of nonstoichiometry on elastic characteristics of metastable β-WC1–x phase in ion plasma condensates. Technical Physics Letters, 42 (9), 909–911. doi: 10.1134/s1063785016090108
  9. Pogrebnjak, A. D., Bondar, O. V., Abadias, G., Ivashchenko, V., Sobol, O. V., Jurga, S., Coy, E. (2016). Structural and mechanical properties of NbN and Nb-Si-N films: Experiment and molecular dynamics simulations. Ceramics International, 42 (10), 11743–11756. doi: 10.1016/j.ceramint.2016.04.095
  10. Sobol, O. V., Postelnyk, A. A., Meylekhov, A. A., Andreev, A. A., Stolbovoy, V. A. (2017). Structural Engineering of the Multilayer Vacuum Arc Nitride Coatings Based on Ti, Cr, Mo and Zr. Journal of Nano- and Electronic Physics, 9 (3), 03003-1–03003-6. doi: 10.21272/jnep.9(3).03003
  11. Cavaleiro, A., De Hosson, J. T. M. (Eds.) (2006). Nanostructured coatings. Springer. doi: 10.1007/0-387-48756-5
  12. Musil, J., Kos, Š., Zenkin, S., Čiperová, Z., Javdošňák, D., Čerstvý, R. (2018). β- (Me 1, Me 2) and MeNx films deposited by magnetron sputtering: Novel heterostructural alloy and compound films. Surface and Coatings Technology, 337, 75–81. doi: 10.1016/j.surfcoat.2017.12.057
  13. Sobol’, O. V., Andreev, A. A., Gorban’, V. F., Stolbovoy, V. A., Melekhov, A. A., Postelnyk, A. A. (2016). Possibilities of structural engineering in multilayer vacuum-arc ZrN/CrN coatings by varying the nanolayer thickness and application of a bias potential. Technical Physics, 61 (7), 1060–1063. doi: 10.1134/s1063784216070252
  14. Sobol, O. V., Meylekhov, A. A., Mygushchenko, R. P., Postelnyk, А. А., Sagaidashnikov, Y. Y. (2017). Mixing on the Boundaries of Layers of Multilayer Nanoperiod Coatings of the TiNх/ZrNх System: Simulation and Experiment. Journal of Nano- and Electronic Physics, 9 (6), 06021-1–06021-6. doi: 10.21272/jnep.9(6).06021
  15. Zítek, M., Zeman, P., Zuzjaková, Š., Kotrlová, M., Čerstvý, R. (2018). Tuning properties and behavior of magnetron sputtered Zr-Hf-Cu metallic glasses. Journal of Alloys and Compounds, 739, 848–855. doi: 10.1016/j.jallcom.2017.12.301
  16. Miracle, D. B., Senkov, O. N. (2017). A critical review of high entropy alloys and related concepts. Acta Materialia, 122, 448–511. doi: 10.1016/j.actamat.2016.08.081
  17. Raghavan, R., Hari Kumar, K. C., Murty, B. S. (2012). Analysis of phase formation in multi-component alloys. Journal of Alloys and Compounds, 544, 152–158. doi: 10.1016/j.jallcom.2012.07.105
  18. Cheng, K.-H., Lai, C.-H., Lin, S.-J., Yeh, J.-W. (2011). Structural and mechanical properties of multi-element (AlCrMoTaTiZr)Nx coatings by reactive magnetron sputtering. Thin Solid Films, 519 (10), 3185–3190. doi: 10.1016/j.tsf.2010.11.034
  19. Jiang, H., Han, K., Gao, X., Lu, Y., Cao, Z., Gao, M. C. et. al. (2018). A new strategy to design eutectic high-entropy alloys using simple mixture method. Materials & Design, 142, 101–105. doi: 10.1016/j.matdes.2018.01.025
  20. Guo, S., Liu, C. T. (2011). Phase stability in high entropy alloys: Formation of solid-solution phase or amorphous phase. Progress in Natural Science: Materials International, 21 (6), 433–446. doi: 10.1016/s1002-0071(12)60080-x
  21. Liu, L., Zhu, J. B., Hou, C., Li, J. C., Jiang, Q. (2013). Dense and smooth amorphous films of multicomponent FeCoNiCuVZrAl high-entropy alloy deposited by direct current magnetron sputtering. Materials & Design, 46, 675–679. doi: 10.1016/j.matdes.2012.11.001
  22. Cheng, C.-Y., Yang, Y.-C., Zhong, Y.-Z., Chen, Y.-Y., Hsu, T., Yeh, J.-W. (2017). Physical metallurgy of concentrated solid solutions from low-entropy to high-entropy alloys. Current Opinion in Solid State and Materials Science, 21 (6), 299–311. doi: 10.1016/j.cossms.2017.09.002
  23. Hsieh, M.-H., Tsai, M.-H., Shen, W.-J., Yeh, J.-W. (2013). Structure and properties of two Al–Cr–Nb–Si–Ti high-entropy nitride coatings. Surface and Coatings Technology, 221, 118–123. doi: 10.1016/j.surfcoat.2013.01.036
  24. Senkov, O. N., Scott, J. M., Senkova, S. V., Miracle, D. B., Woodward, C. F. (2011). Microstructure and room temperature properties of a high-entropy TaNbHfZrTi alloy. Journal of Alloys and Compounds, 509 (20), 6043–6048. doi: 10.1016/j.jallcom.2011.02.171
  25. Tsai, D.-C., Chang, Z.-C., Kuo, L.-Y., Lin, T.-J., Lin, T.-N., Shiao, M.-H., Shieu, F.-S. (2013). Oxidation resistance and structural evolution of (TiVCrZrHf)N coatings. Thin Solid Films, 544, 580–587. doi: 10.1016/j.tsf.2012.12.064
  26. Linder, D., Holmström, E., Norgren, S. (2018). High entropy alloy binders in gradient sintered hardmetal. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 71, 217–220. doi: 10.1016/j.ijrmhm.2017.11.030
  27. Stepanov, N. D., Yurchenko, N. Y., Zherebtsov, S. V., Tikhonovsky, M. A., Salishchev, G. A. (2018). Aging behavior of the HfNbTaTiZr high entropy alloy. Materials Letters, 211, 87–90. doi: 10.1016/j.matlet.2017.09.094
  28. Huo, W., Zhou, H., Fang, F., Zhou, X., Xie, Z., Jiang, J. (2018). Microstructure and properties of novel CoCrFeNiTa x eutectic high-entropy alloys. Journal of Alloys and Compounds, 735, 897–904. doi: 10.1016/j.jallcom.2017.11.075
  29. Huang, P.-K., Yeh, J.-W. (2009). Effects of substrate bias on structure and mechanical properties of (AlCrNbSiTiV)N coatings. Journal of Physics D: Applied Physics, 42 (11), 115401. doi: 10.1088/0022-3727/42/11/115401
  30. Tsai, D.-C., Shieu, F.-S., Chang, S.-Y., Yao, H.-C., Deng, M.-J. (2010). Structures and Characterizations of TiVCr and TiVCrZrY Films Deposited by Magnetron Sputtering under Different Bias Powers. Journal of The Electrochemical Society, 157 (3), K52. doi: 10.1149/1.3285047
  31. Lim, K. R., Lee, K. S., Lee, J. S., Kim, J. Y., Chang, H. J., Na, Y. S. (2017). Dual-phase high-entropy alloys for high-temperature structural applications. Journal of Alloys and Compounds, 728, 1235–1238. doi: 10.1016/j.jallcom.2017.09.089
  32. Wang, S.-P., Xu, J. (2018). (TiZrNbTa)-Mo high-entropy alloys: Dependence of microstructure and mechanical properties on Mo concentration and modeling of solid solution strengthening. Intermetallics, 95, 59–72. doi: 10.1016/j.intermet.2018.01.017
  33. Anzorena, M. S., Bertolo, A. A., Gagetti, L., Kreiner, A. J., Mosca, H. O., Bozzolo, G., del Grosso, M. F. (2016). Characterization and modeling of a MoTaVWZr high entropy alloy. Materials & Design, 111, 382–388. doi: 10.1016/j.matdes.2016.09.006
  34. Kumar, D., Maulik, O., Bagri, A. S., Prasad, Y. V. S. S., Kumar, V. (2016). Microstructure and Characterization of Mechanically Alloyed Equiatomic AlCuCrFeMnW High Entropy Alloy. Materials Today: Proceedings, 3 (9), 2926–2933. doi: 10.1016/j.matpr.2016.09.005
  35. Vida, Á., Chinh, N. Q., Lendvai, J., Heczel, A., Varga, L. K. (2017). Microstructures and transition from brittle to ductile behavior of NiFeCrMoW High Entropy Alloys. Materials Letters, 195, 14–17. doi: 10.1016/j.matlet.2017.02.063
  36. Barmin, A. E., Sobol’, O. V., Zubkov, A. I., Mal’tseva, L. A. (2015). Modifying effect of tungsten on vacuum condensates of iron. The Physics of Metals and Metallography, 116 (7), 706–710. doi: 10.1134/s0031918x15070017
  37. Mikhailov, I. F., Baturin, A. A., Mikhailov, A. I., Fomina, L. P. (2014). X-ray fluorescence determination of trace gold in an ion-exchange resin. Inorganic Materials, 50 (14), 1402–1404. doi: 10.1134/s002016851414009x
  38. Mamaluy, A. A., Mikhailov, A. I., Fomina, L. P. (2015). Optimization for the range of analytical line intensity measurement in energy-dispersion x-ray fluorescent analysis. Problems of Atomic Science and Technology, 5 (99), 174–176.
  39. Wieser, M. E., Holden, N., Coplen, T. B., Böhlke, J. K., Berglund, M., Brand, W. A. et. al. (2013). Atomic weights of the elements 2011 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 85 (5), 1047–1078. doi: 10.1351/pac-rep-13-03-02
  40. Meija, J., Coplen, T. B., Berglund, M., Brand, W. A., De Bièvre, P., Gröning, M. et. al. (2016). Atomic weights of the elements 2013 (IUPAC Technical Report). Pure and Applied Chemistry, 88 (3). doi: 10.1515/pac-2015-0305
  41. Lide, D. R. (Ed.) (2009). CRC Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press, 2828.

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-03-21

Як цитувати

Sobol’, O., Barmin, A., Hryhorieva, S., Gorban’, V., Vuets, A., & Subbotin, A. (2018). Вплив термічного фактора на склад електронно-променевих високоентропійних AlTiVCrNbMo покриттів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(12 (92), 39–46. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.126545

Номер

Том 2 № 12 (92) (2018): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Oleg Sobol’, Alexander Barmin, Svitlana Hryhorieva, Viktor Gorban’, Alexander Vuets, Alexander Subbotin

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.