Технология получения высокоэнтропийных катодов-мишеней для синтеза защитных покрытий вакуумными ионно-плазменными методами

Машиностроение и машиноведение

2023. Т. 30. № 2. С. 179-187.

DOI: 10.34759/vst-2023-2-179-187

Авторы

Метель А. С.*, Сухова Н. А.**, Хмыров Р. С.***, Пристинский Ю. О.****

ФГБОУ ВО «Московский государственный технологический университет «Станкин», 127994, г. Москва, Вадковский пер., д.1

*e-mail: a.metel@stankin.ru
**e-mail: nad_suhova@mail.ru
***e-mail: r.khmyrov@stankin.ru
****e-mail: y.pristinskiy@gmail.com

Аннотация

Приведены результаты экспериментальных исследований по спеканию в плазме искрового разряда высокоэнтропийных катодов-мишеней из порошковой композиции Al-Ti-Zr-V-Cr-Nb на установке KCE-FCT-H-HP-D25-SD (FCT, Германия), подтверждающие возможность их получения данным методом. Исследованы закономерности влияния технологических факторов процесса спекания (температура, давление прессования и время выдержки при достижении максимальной температуры, скорость нагрева) на свойства и структуру высокоэнтропийных катодов. Показано, что структура образцов, спеченных при более высоких температурах, характеризуется большей однородностью, однако при увеличении температуры спекания выше 1000 °С наблюдается незначительное снижение физико-механических свойств образцов катодов-мишеней. Представлен технологический процесс искрового плазменного спекания высокоэнтропийных катодов-мишеней, учитывающий специфические моменты, связанные с особенностями их последующего использования при нанесении композиционных функциональных покрытий вакуумными ионно-плазменными методами. Определены рациональные режимы искрового плазменного спекания высокоэнтропийных катодов-мишеней композиции системы Al20-Ti20-Zr15-V15-Cr15-Nb15 применительно к установке KCE-FCT-H-HP-D25-SD.

Ключевые слова:

высокоэнтропийные катоды, искровое плазменное спекание, функциональные покрытия, магнетронное распыление, вакуумное ионно-плазменное осаждение, порошковая композиция

Библиографический список

  1. Lewin E. Multi-component and high-entropy nitride coatings—A promising field in need of a novel approach // Journal of Applied Physics. 2020. Vol. 127. No. 16:160901. DOI: 1063/1.5144154
  2. Shun T.T., Hung W.J. Effects of Cr Content on Microstructure and Mechanical Properties of AlCoCr x FeNi High-Entropy Alloy // Advances in Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 1, pp. 1-7. DOI: 10.1155/2018/5826467
  3. Гельчинский Б.Р., Балякин И.А., Ильиных Н.И. и др. Анализ вероятности получения высокоэнтропийных сплавов в системах Ti-Zr-Hf-V-Nb, Gd-Ti-Zr-Nb-Al и Zr-Hf-V-Nb-Ni // Физическая мезомеханика. 2021. Т. 24. № 4. С. 83–89.
  4. Sharma А. High Entropy Alloy Coatings and Technology // Coatings. 2021. Vol. 11. No. 4, pp. 372–388. DOI: 3390/coatings11040372
  5. Liang Y.H., Li C.L., Hsueh C.H. Effects of Nb Addition on Microstructures and Mechanical Properties of Nbx-CoCrFeMnNi High Entropy Alloy Films // Coatings. 2021. Vol. 11. No. 4, pp. 1539–1550. DOI: 10.3390/coatings11121539
  6. Метель А.С., Григорьев С.Н., Мельник Ю.А., Панин В.В. Заполнение рабочей камеры технологической установки однородной плазмой с помощью стационарного тлеющего разряда // Физика плазмы. 2009. Т. 35. № 12. С. 1140-1149.
  7. Grigoriev S.N., Gurin V.D., Volosova M.A., Cherkasova N.Y. Development of residual cutting tool life prediction algorithm by processing on CNC machine tool // Materialwissenschaft und Werkstofftechnik. Vol. 44. No. 9, pp. 790-796. DOI: 10.1002/mawe.201300068
  8. Волосова М.А., Григорьев С.Н. Технологические принципы осаждения износостойких нанопокрытий для применения в инструментальном производстве // Упрочняющие технологии и покрытия. 2010. № 6(66). С. 37-
  9. Рогачев А.С. Структура, стабильность и свойства высокоэнтропийных сплавов // Физика металлов и металловедение. 2020. Т. 121. № 8. С. 807–841. DOI: 31857/S0015323020080094
  10. Meghwal А., Anupam А., Murty В. et al. Thermal Spray High-Entropy Alloy Coatings: A Review // Journal of Thermal Spray Technology. 2020. Vol. 29. No. 11, pp. 857–893. DOI: 1007/s11666-020-01047-0
  11. Батаева З.Б., Руктуев А.А., Иванов И.В. и др. Обзор исследований сплавов, разработанных на основе энтропийного подхода // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2021. № 2. С. 116–146. DOI: 17212/1994-6309-2021-23.2-116-146
  12. Grigoriev S.N., Migranov M.Sh., Shekhtman S.R. et al. Sensor Information Processing in the Control of Quality Parameters of Functional Coatings of Products Deposited by Vacuum-Arc Spraying // SPIE Future Sensing Technologies. 2021. Vol. 11914. DOI: 10.1117/12.2605753
  13. Мигранов М.Ш., Шехтман С.Р., Сухова Н.А., Гусев А.С. Износоустойчивые комплексы инструментального назначения для эксплуатации в условиях повышенной теплосиловой нагрузки // Вестник Московского авиационного института. Т. 29. № 3. С. 211–219. DOI: 10.34759/vst-2022-3-211-219
  14. Ismagilova L.A., Suhova N.A. Сontrol of manufacturing aircraft gas-turbine engines labor intensity at the early stages of design // 2nd International Conference on Industrial Engineering (19–20 May 2016; Chelyabinsk). Series «Procedia Engineering». 2016. Vol. 150, pp. 849-853. DOI: 1016/j.proeng.2016.07.133
  15. Shekhtman S.R., Sukhova N.A. Producing multilayer composites based on metal-carbon by vacuum ion-plasma method // 23rd International Conference on Vacuum Technique and Technology (7–9 June 2016; St. Petersburg, Russia). Journal of Physics: Conference Series. 2016. Vol. 729. No. 1: 012010. DOI: 1088/1742-6596/729/1/012010
  16. Shekhtman S.R., Migranov M.Sh. Influence of ion bombardment of a substrate on the quality of vacuum-plasma Ti-TiN coatings // 24th International Conference on Vacuum Technique and Technology (6–8 June 2017; St. Petersburg, Russian Federation). Journal of Physics: Conference Series. 2017. Vol. 872. No. 1: 012025. DOI: 10.1088/1742-6596/872/1/012025
  17. Мигранов М.Ш., Шехтман С.Р., Мигранов А.М. Триботехнические характеристики режущего инструмента с ионно-модифицированной поверхностью // Сборка в машиностроении, приборостроении. 2019. № С. 464–469.
  18. Олейник М.А., Балякин А.В., Скуратов Д.Л., Петров И.Н., Мешков А.А. Влияние режимов прямого лазерного выращивания на формообразование одиночных валиков и стенок из жаропрочного сплава ХН50ВМТЮБ // Вестник Московского авиационного института. Т. 29. № 4. С. 243-255. DOI: 10.34759/vst-2022-4-243-255
  19. Ушаков И.В., Ошоров А.Д. Микроразрушение многослойного композита на основе аморфно-нанокристаллического металллического сплава // Вестник Московского авиационного института. Т. 29. № 3. С. 246-252. DOI: 10.34759/vst-2022-3-246-252
  20. Vereschaka A.S., Grigoriev S.N., Sotova E.S., Vereschaka A.A. Improving the efficiency of the cutting tools made of mixed ceramics by applying modifying nano-scale multilayered coatings // Advanced Materials Research. 2013. Vols. 712-715, pp. 391-394. DOI: 4028/www.scientific.net/AMR.712-715.391
  21. Migranov M.Sh., Shekhtman S.R., Migranov A.M. Influence of ionic modification of high-speed steel surface on tribological characteristics // 26th International Conference on Vacuum Technique and Technology (18–20 June 2019; Saint Petersburg, Russian Federation). Journal of Physics: Conference Series. 2019. 1313: 012040. DOI: 10.1088/1742-6596/1313/1/012040

mai.ru — информационный портал Московского авиационного института

© МАИ, 1994-2024