CC BY
9
УДК 661 388.3, 661.877.
А.И. Блесман, AI. Blesman, e-mail: blesm@mail.rit
ДА. Полонянкин, DA. Polonyartkin, SPIN-код 8251-9838, Researcher ID: В-3236-2014, e-mail: polon] an @maïl. ni
Д. В. Постников, D.V. Fastniknv; e-mail: dypostmkav@omgm.ru Омский государственный технический университет, г. Омск, Россия Omsk State Technical University, Omsk, Russia
ИССЛЕДОВАНИЕ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА БИНАРНЫХ СИСТЕМ СТАЛЬ ТТОКРЫТИК, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ИОННО-ПЛАЗМЕИНОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ
STUDYING THE CHEMICAL COMPOSITION OF BINARY STEEL C OATINGS SYSTEMS OBTAINED BY ION-PLASMA MODIFICATION
В работе представлены результаты исследования химического состава конструкционной стали марки 38Х2МЮА до н после ее модифицирования танталом н молибденом посредством ренттеноднфракцнонного метода. Наиболее целесообразными материалами с точки зрения эффективности снижения высокотемпературного импульса для нанесения покрытий являются тантал н молибден.
Tlie paper presents ihe results of a study of tlie chemical composition of structural steel 41CrAlMo7 before and after modification of tantalum and molybdenum by X-ray diffraction. Most appropriate materials from the viewpoint of reducing the effectiveness of high pulse coating are tantalum and molybdenum.
Ключевые слова: сталь ЗЯХ2МЮА, бинарная система, химический состав, магттронноераспыление, тантал
Keywords: steel 41CrAlMo7, binary system, chemical composition, magnetron sputtering, X-rccy diffractioni, tantalum, molybdenum
Повышение эксплуатационной надежности поверхностен деталей машин, работающих в динамических высокотемпературных условиях, является важной научно-практической задачей современного материаловедения. Моделирование температурного поля и напряженно-деформированного состояния поверхности под действием теплового импульса позволяет прогнозировать характер структурных изменений в бинарной системе «сталь-покрытие». Структурная деградания, имеющая место в этом случае, может оытъ устранена посредством ионно-плазменной обработки поверхности, представляющей самостоятельный метод упрочнения материала.
54
Выбор материала модификатора обусловлен его геплофизическими характеристиками - молибден и тантал обеспечивают эффективное снижение геплонапряженного состояния бинарной системы «сталь-молибден», «сталь-тантал» [1-3].
Таотца 1
Химический состав образцов исходной и модифицированной стали
О&разец Фаговый состав № (PDF-2) ОКР (ны) Параметр ячейки а (А)
Сгаль Железо Ре 03-065-Ш9 60fc¿2 2.87432±0.00004
Сгаль -татал Оксид тантала ТапО; 01-074-2305 9.0± 0.2 б.76б±0.000б
Железо Ре 03-065-Ш9 55 = 2 2.87414±О.ООШ5
Сталь - молибден Молибден Мо 03-065-7442 - -
Карбид молибдена МсиС 03-006-8766 - -
Железо Ре 03-065^899 44=1 2.8739ö±0.00003
В данной работе модифицирование конструкционной стали 38Х2МЮА (европейский аналог - марка 41CiAlMo7) осуществлялось методом магнетронного распыления молибдена и тантала на вакуумной установке VSM-200 производства ADVA VAC Surface Technologies Inc. (Канада).
Для исследования структуры и химического состава поверхностного слоя стали 38Х2МЮА. модифицированной Та и Мо.. проводилось рештенодифракционное сканирование исходных и модифицированных образцов на порошковом дифрактометре D8 Advance (Bruker) в Сика - излучении в области углов 20-125° (2©) с шагом 0,02° и временем накопления 1 секунда в точке. Для увеличения статистики счета рентгеновских квантов использовалось врашение образна. Параметры ячейки уточнялись методом наименьших квадратов с использованием внутреннего стандарта программного комплекса Diffrac.suite
Полученные результаты свидетельствуют об образовании в поверхностном слое модифицированных образцов устойчивых соединений ТапО^ и MoiC (табл. 13 рис. 1-3), что подтверждает целесообразность использования тантала и молибдена для модифицирования. Максимумы интенсивности, соответствующие углам в 45°, 65°, 82°, 99° и 116°, повторяются на дифрактограммах всех образцов и указывают на содержание железа в их поверхностном слое.
Наиболее целесообразными материалами для нанесения работоспособных покрытий являются тантал, который в процессе ионно-плазменного модифицирования образует устойчивую пленку оксида тантала Та-О^. а также молибден, на поверхности которого формируется стойкое стехиометрнческое соединение карбида молибдена Мо;С.
Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 13-0S-9S063-p_Cuöupb_a.
Библиографический список
1. Phase tailoring of Та fhm films by highly ionized pulsed magnetron sputtering [Text] / J Alatni P. Eklund, J. M. Andéis son. M Lattemann.. E. Wallm, J. BohJniaik. P. Persson. U. Helmet's son // Thin -Solid Films. - 2007. - Vol. 515. - P. 3434-3433.
2. Molybdenum coatings produced by magnetron sputtering [Text] / J. B. Almeida, Marta M. D. Ramos, M. Isabel. C. Ferreira, M P. dos Santos, M. Daniela R. Cruz. A. L. Santos Gama // Vacuum. - 1989. - Vol. 39. - P. 735-738.
3. Electrical and material characterization of tantalum pentoxide (TajOj) charge trapping layer memory [Text] A Chen. A. X Wei. Z. X. Ge. X. H Zhao, J Liu; Y Zhao U Applied Surface Science. -2011,- Vol. 509. - P. 7481-7485.
57
