Вплив часу витримування у водневій атмосфері системи Ti/Al2O3 на сорбцію водню, адгезію, трибологію і електропровідність плівки
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.144501Ключові слова:
титан марки ВТ 1-0, метод магнетронного розпилення, оксид алюмінію, воднева атмосфера, адгезія, трибологія, електропровідність поверхні плівокАнотація
Представлені результати по взаємодії плівки оксиду алюмінію, нанесеної на технічно чистий титан марки ВТ1-0 методом магнетронного реактивного напилення, з атмосферою, яка містить водень. Необхідність проведення таких досліджень полягає в пошуку захисних покриттів, що перешкоджають проникненню водню у виріб. Дана система витримувалась у водневій атмосфері в інтервалі від 1–4 годин, при тиску 2∙105 Па (2 атм) і температурі Т=400 °С.Отримано дані щодо розподілу водню по товщині плівки і його вмісту в тонкоплівковій системі. Показано, що водень проникає в плівку і накопичується в ній аж до третьої години, і лише після починає проникати в підложку. Вдалося збільшити час витримки у воденьмісткому середовищі і збільшити температуру нагрівання до стадії руйнування плівки. У разі вихідної плівки і після витримки протягом від 1 до 3 годин сила зчеплення плівки з підложкою зростає, очевидно, за рахунок утворення водневих зв'язків плівка-підложка. Адсорбція атомів водню на поверхні плівки Al2О3супроводжується збільшенням її провідності не більше ніж на 4 % і зі збільшенням часу витримки. Така зміна провідності плівки Al2O3 може бути пояснена на підставі утворення зонної структури. Тонкі оксидні плівки можуть мати суцільну однобічну провідність, в разі ж, якщо плівка товста (від 0,5 мкм і вище), то говорити про однорідну провідність не можна. Отримані дані щодо впливу часу витримки у водневій атмосфері вказують на збільшення адгезійної міцності майже до 6 разів протягом 3-х годин і 2,5 раз після 4 годин. Певний коефіцієнт тертя плівки зростає не більше ніж в 2,5 рази. Вимірюючи електропровідність поверхні плівки, було виявлено, що вона зростає в міру збільшення часу витримки у водневій атмосфері. Така закономірність очевидно пов'язана зі створенням переходів р-n-типу в плівці оксиду алюмінію за рахунок іонів водню
Посилання
- Coenen, J. W., Berger, M., Demkowicz, M. J., Matveev, D., Manhard, A., Neu, R. et. al. (2017). Plasma-wall interaction of advanced materials. Nuclear Materials and Energy, 12, 307–312. doi: https://doi.org/10.1016/j.nme.2016.10.008
- Forcey, K. S., Ross, D. K., Wu, C. H. (1991). The formation of hydrogen permeation barriers on steels by aluminising. Journal of Nuclear Materials, 182, 36–51. doi: https://doi.org/10.1016/0022-3115(91)90413-2
- Zeng, W., Luan, B.-F., Liu, N. (2018). Hydride Phases and Hydride Orientation in Zirconium Alloys. Journal of Materials Engineering, 46 (6), 11–18. doi: https://doi.org/10.11868/j.issn.1001-4381.2016.001027
- Avram, P., Imbrea, M. S., Istrate, B., Strugaru, S. I., Benchea, M., Munteanu, C. (2014). Properties of Al2O3 and NiAlSi coatings obtained by atmospheric plasma spraying on 34CrNiMo6 substrate. Indian Journal of Engineering and Materials Sciences, 21, 315–321.
- Zhang, W., Huang, Y., Dai, W., Jin, X., Yin, C. (2016). A Fracture Analysis of Ti-10Mo-8V-1Fe-3.5Al Alloy Screws during Assembly. Materials, 9 (10), 852. doi: https://doi.org/10.3390/ma9100852
- Rhode, M., Steger, J., Boellinghaus, T., Kannengiesser, T. (2016). Hydrogen degradation effects on mechanical properties in T24 weld microstructures. Welding in the World, 60 (2), 201–216. doi: https://doi.org/10.1007/s40194-015-0285-5
- Teter, D. F., Robertson, I. M., Birnbaum, H. K. (2001). The effects of hydrogen on the deformation and fracture of β-titanium. Acta Materialia, 49 (20), 4313–4323. doi: https://doi.org/10.1016/s1359-6454(01)00301-9
- Pańcikiewicz, K. (2018). Structure and Properties of Welded Joints of 7CrMoVTiB10-10 (T24) Steel. Advances in Materials Science, 18 (1), 37–47. doi: https://doi.org/10.1515/adms-2017-0026
- Yamabe, J., Itoga, H., Awane, T., Matsuo, T., Matsunaga, H., Matsuoka, S. (2015). Pressure Cycle Testing of Cr–Mo Steel Pressure Vessels Subjected to Gaseous Hydrogen. Journal of Pressure Vessel Technology, 138 (1), 011401. doi: https://doi.org/10.1115/1.4030086
- Skołek, E., Marciniak, S., Skoczylas, P., Kamiński, J., Świątnicki, W. A. (2015). Nanocrystalline Steels’ Resistance to Hydrogen Embrittlement. Archives of Metallurgy and Materials, 60 (1), 491–496. doi: https://doi.org/10.1515/amm-2015-0079
- Nikitenkov, N. N., Vilkhivskaya, O. V., Nikitenkov, A. N., Tyurin, Y. I., Sypchenko, V. S., Shulepov, I. A. (2015). Interaction of Al2O3 thin films deposited on nanocrystalline titanium with hydrogen. Thin Solid Films, 591, 169–173. doi: https://doi.org/10.1016/j.tsf.2015.04.011
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Vladimir Sypchenko, Evgeniya Kiselyova, Thorstein Sigfusson, Elena Lisichko, Ludmila Semkina, Natalya Efremova, Vera Rudkovskaya
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.
