CC BY
29
УДК 539.3
О РЕАЛИЗАЦИИ НАНОКСТРУКТУР ПУТЕМ ЛЕГИРОВАНИЯ ПРИ ОСАЖДЕНИИ В ВАКУУМЕ
© А.И. Зубков, А.И. Ильинский, Э.В. Зозуля, А.Е. Бармин, Г.И. Зеленская
Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», г. Харьков, Украина, e-mail: anzubkov@km.ru
Ключевые слова: вакуумные конденсаты; диспергирование зеренной структуры; легирование.
Обсуждаются проблемы диспергирования зеренной структуры вакуумных металлических конденсатов до нано-метровой размерности путем варьирования технологических параметров осаждения и легирования парового потока основного металла.
Эффективным способом диспергирования зеренной структуры металлических конденсатов, получаемых термическим испарением до нанометровой размерности, является легирование матричного материала мало и нерастворимыми в нем компонентами [1]. Это связано с тем, что варьирование технологических параметров синтеза или использование ионно-плазменных методов распыления не позволяет получать наноструктурные конденсаты с оптимальным сочетанием прочностных характеристик и пластичности.
Экспериментальные данные, приведенные на рисунках 1, 2, иллюстрирующие влияние на размер зерна конденсатов меди и железа температуры осаждения (Тп °С) как наиболее сильного фактора, свидетельствуют, что снижение величины Тп до комнатных температур не позволяет получать размер зерна мене 0,1 мкм. Легирование парового потока меди и железа молибденом и вольфрамом соответственно приводит к существенному диспергированию зеренной структуры матричных металлов. При этом наблюдается слабая температурная зависимость величины зерна Ь для двухкомпонентных конденсатов по сравнению с конденсатами меди и железа.
Необходимо отметить также, что модифицирующее действие молибдена на медь сильнее, чем вольфрама на железо. При этом для обеих систем эффект диспергирования зеренной структуры матричного материала усиливается при повышенных температурах.
Это важное обстоятельство создает возможность получения наноструктурных пленок, фольг и покрытий, сочетающих высокую прочность и пластичность при повышенных температурах поверхностей осаждения. Анализ концентрационных температурных и скоростных зависимостей различных структурных параметров и физико-механических свойств конденсатов меди, железа и бинарных систем на их основе [2] показывает, что достижению нанометровой размерности величины Ь в конденсатах однокомпонентных метал лов препятствуют процессы коалесценции и рекристаллизации, протекающие как во время конденсации, так и после нее.
L, jviKjvi
О 100 2С0 300 400 500
1 - Си ; 2 - Сп-Мо Тп °С
Рис. 1. Зависимость размера зерна медной матрицы от температуры подложки
L, IV1KFV1
Я
2.5 2
1.5
1
0,5 0
а 100 200 500 400 5С0 60С
1-І ■ 2- Тп,°С
Рис. 2. Зависимость размера зерна железной матрицы от температуры подложки
Таким образом, легирование парового потока основного металла тугоплавкими компонентами вызывает модифицирующий эффект, который может прояв-
ляться как в увеличении центров конденсации на фронте кристаллизации, так и в образовании сегрегаций легирующих элементов на поверхностях зародышей, препятствующих их росту. При этом достигаемая дисперсность структурных элементов двухкомпонентных конденсатов зависит от совместного влияния физикохимических свойств матричного металла, легирующих элементов, материала и структурного состояния поверхности осаждения, а также технологических условий синтеза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Зубков А.И., Охотская А.В. Диспергирование зеренной структуры фольг нанокомпозитов на основе меди // Актуальные проблемы
прочности: материалы 47 Международной конференции. Новгород, 2008. Ч. 2. С. 27-29.
2. Зубков А.И., Ильинский А.И., Зозуля Э.В., Зеленская Г.И. О зависимости типа Холла-Петча в нанокомпозитах на основе меди // Актуальные проблемы прочности: материалы 47 Международной конференции. Новгород, 2008. Ч. 2. С. 25-26.
Поступила в редакцию 15 апреля 2010 г.
Zubkov A.I., Il'insky A.I., Zozulya E.V., Barmin A.E., Zelenskaya G.I. Obtaining nanostructures by alloying during vacuum vapour deposition.
The problems of dispersion of the grain structure of vacuum condensed metals to the nanometer dimension by varying the technological deposition parameters and alloying of base metal vapor flow are discussed.
Key words: vacuum condensed metals; dispersed grain structure; alloying.
