СОЗДАНИЕ ПОКРЫТИЙ ИЗ СПЛАВОВ СИСТЕМ Al-Cu-Fe, Al-Cu-Co НА ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМІНИЯ ЗАПОРОЖСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ ул. Жуковского, - презентация

1 СОЗДАНИЕ ПОКРЫТИЙ ИЗ СПЛАВОВ СИСТЕМ Al-Cu-Fe, Al-Cu-Co НА ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМІНИЯ ЗАПОРОЖСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ ул. Жуковского, 66 г. Запорожье Украина Гиржон В.В., Смоляков А.В.

2 КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ 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;

3 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 покрытий проблема повышения адгезии покрытия и поверхности КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ

4 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 МЕТАЛЛОВ

5 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 МЕТАЛЛОВ

6 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 МЕТАЛЛОВ

7 СХЕМА ОБРАБОТКИ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ЛЕГИРОВАНИИ ПАРАМЕТРЫ ОБРАБОТКИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ 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.

8 Ванна с жидким азотом СХЕМЫ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИ при разных температурах Al-подложки 273К КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ

9 МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ 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);

10 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ Физические характеристики упрочненного слоя: Фазовый состав: ψ-фаза + β-фаза (Al(Cu,Fe) + α-Al (ГЦК) + θ-фаза Al 2 Cu ; 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 – мкм;

11 ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ 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;

12 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 МЕТАЛЛОВ ВЫВОДЫ