СОЗДАНИЕ ПОКРЫТИЙ ИЗ СПЛАВОВ СИСТЕМ Al-Cu-Fe, Al-Cu-Co

НА ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМІНИЯ

ЗАПОРОЖСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВКАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ

ул. Жуковского, 66г. Запорожье

Украинаe-mail: girzhon@znu.edu.ua

http://www.znu.edu.ua

Гиржон В.В., Смоляков А.В.

КАФЕДРА ФИЗИКИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВМЕТАЛЛОВ

СТРУКТУРА КВАЗИКРИСТАЛЛОВ ТИПЫ СИММЕТРИИ

КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР :

ИКОСАЭДРИЧЕСКАЯ ось симметрии 5-го порядка;

ОКТАГОНАЛЬНАЯ ось симметрии 8-го порядка;

ДЕКАГОНАЛЬНАЯ ось симметрии 10-го порядка;

ДОДЕКАГОНАЛЬНАЯ ось симметрии 12-го порядка;

СВОЙСТВА КВАЗИКРИСТАЛЛОВ ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ:высокая прочность;антикоррозионная стойкость;высокое удельное электросопротивление; низкая теплопроводность; стабильность физико-механических свойств

ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ: повышенная хрупкость, следовательно –

возможность применения, в основном, в качестве

покрытийпроблема повышения адгезии покрытия и

поверхности

КАФЕДРА ФИЗИКИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВМЕТАЛЛОВ

СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ КВАЗИКРИСТАЛЛОВ (QC)

Методы газотермического напыления плазменное напиление в различных атмосферах; воздушно-газовое плазменное напыление в смеси воздуха с природным

газом; сверхзвуковое плазменное напиление с использованием смеси аргона с

водородом или гелием; сверхзвуковое плазменное напыление с использованием смеси воздуха с

природным газом

Методы, изменяющие скорости охлаждения из расплава

спиннингование расплава или сжатие струи; разливка на быстро вращающийся диск; распыление потоком инертного газа (ГРР); механическое сплавление; лазерное легирование

КАФЕДРА ФИЗИКИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВМЕТАЛЛОВ

ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ,

УСЛОЖНЯЮЩИЕ ПОЛУЧЕНИЕ QC узкая область гомогенности; перитектический характер реакций при формировании QC; низкая скорость роста в апериодических направлениях; повышенная летучесть и окисляемость;

метастабильность большинства QC; Изотермический разрез диаграмм состояния систем

Al-Cu-Fe Al-Cu-Со

КАФЕДРА ФИЗИКИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВМЕТАЛЛОВ

ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЙ

Разработка простого метода создания покрытий, содержащих одну или несколько квазикристаллических фаз на поверхности готовых изделий;

Установление закономерностей формирования гетерогенных композитных структур, содержащих QC-фазы, получаемых методом лазерного легирования

КАФЕДРА ФИЗИКИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВМЕТАЛЛОВ

СХЕМА ОБРАБОТКИ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ЛЕГИРОВАНИИ

ПАРАМЕТРЫ ПАРАМЕТРЫ ОБРАБОТКИ ОБРАБОТКИ

КАФЕДРА ФИЗИКИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВМЕТАЛЛОВ

Установка «КВАНТ-12» Установка «КВАНТ-12» (λ=1,079мкм, t = 2-4 мс, E=3,3 - 5

Дж);

Легирующая смесь: порошки меди, железа, кобальта, полученные газотермическим распылением и размером фракции от 25 до 50

мкм.

Ванна с жидким азотом

СХЕМЫ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ при разных температурах

Al-подложки

273К

КАФЕДРА ФИЗИКИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВМЕТАЛЛОВ

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

КАФЕДРА ФИЗИКИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВМЕТАЛЛОВ

рентгеновский фазовый (ДРОН-3 Cu-K-излучение и ДРОН-3М Cо-K-излучение);

растровая электронная микроскопия (JSM 6360LA); дюрометрический (ПМТ-3). металлографический (Axio Imager A1m/M1m);

ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ

КАФЕДРА ФИЗИКИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВМЕТАЛЛОВ

Физические характеристики упрочненного слоя:Фазовый состав: ψ-фаза + β-фаза (Al(Cu,Fe) + α-Al (ГЦК) + θ-фаза Al2Cu ;Микроструктура: гетерогенная, области с равноосной и игольчатой

морфологией фаз;Микротвердость: значительный скачок в сравнении с матрицей,

монотонное убывание с глубиной;

Технические характеристики упрочненного слоя:Высокая адгезия ;Микротвердость – 2,5 - 5 ГПа;Глубина упрочненного слоя – 200-300 мкм;

ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

КАФЕДРА ФИЗИКИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВМЕТАЛЛОВ

ВОЗМОЖНОСТЬ ОБРАБОТКИ НА ВОЗДУХЕ ;

ОТСУТСТВИЕ НЕОБХОДИМОСТИ

ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПОЛУЧЕНИЯ

КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО ПОРОШКА;

ЗНАЧИТЕЛЬНОЕ УВЕЛИЧЕНИЕ СРОКОВ СЛУЖБЫ

ОБРАБОТАННЫХ ИЗДЕЛИЙ;

ЛЕГКАЯ АВТОМАТИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА

НА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОМ ОБОРУДОВАНИИ;

ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЧИСТОЕ ПРОИЗВОДСТВО;

ПОКАЗАНА ВОЗМОЖНОСТЬ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИ ПРОСТОГО ПОЛУЧЕНИЯ ГЕТЕРОГЕННОЙ КОМПОЗИТНОЙ СТРУКТУРЫ, СОДЕРЖАЩЕЙ КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ФАЗЫ, В ПОВЕРХ-НОСТНЫХ СЛОЯХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ МЕТОДОМ ЛАЗЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ;

НАЛИЧИЕ КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ФАЗ В ЗОНЕ ЛАЗЕРНОГО ЛЕГИРОВАНИЯ ПРИВОДИТ К РЕЗКОМУ ВОЗРАСТАНИЮ МИКРО-ТВЕРДОСТИ В НЕЙ;

НЕРАВНОМЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ МИКРОТВЕРДОСТИ ПО ГЛУБИНЕ ЗЛЛ СВЯЗАНО С ДВУМЯ ФАКТОРАМИ: ВЫСОКОНЕРАВНОВЕСНЫМИ УСЛОВИЯМИ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА И НЕРАВНОМЕРНЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ ЛЕГИРУЮЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЗЛЛ, ВЫЗВАННЫМ ТУРБУЛЕНТНЫМИ ПОТОКАМИ РАСПЛАВА

КАФЕДРА ФИЗИКИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВМЕТАЛЛОВ

ВЫВОДЫ