СОЗДАНИЕ ПОКРЫТИЙ ИЗ СПЛАВОВ СИСТЕМ Al-Cu-Fe, Al-Cu-Co НА ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМІНИЯ

1. КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ СОЗДАНИЕ ПОКРЫТИЙ ИЗ СПЛАВОВ СИСТЕМ Al-Cu-Fe, Al-Cu-Co НА ПОВЕРХНОСТИ АЛЮМІНИЯ Гиржон В.В., Смоляков А.В. ул. Жуковского, 66 г. Запорожье Украина e-mail:girzhon@znu.edu.ua http://www.znu.edu.ua ЗАПОРОЖСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

2. СТРУКТУРА КВАЗИКРИСТАЛЛОВ ТИПЫ СИММЕТРИИ КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ СТРУКТУР : КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ • 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 КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ ОТРИЦАТЕЛЬНЫЕ: • повышенная хрупкость, следовательно – возможность применения, в основном, в качестве покрытий • проблема повышения адгезии покрытия и поверхности

4. СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ КВАЗИКРИСТАЛЛОВ (QC) КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ 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

5. ОСНОВНЫЕ ФАКТОРЫ, УСЛОЖНЯЮЩИЕ ПОЛУЧЕНИЕ QC КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ • 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

6. ЦЕЛИ ИССЛЕДОВАНИЙ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ • 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

7. СХЕМА ОБРАБОТКИ ПРИ ЛАЗЕРНОМ ЛЕГИРОВАНИИ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ ПАРАМЕТРЫ ОБРАБОТКИ Установка «КВАНТ-12» (λ=1,079мкм, t = 2-4 мс,E=3,3 - 5Дж); Легирующая смесь: порошки меди, железа, кобальта, полученные газотермическим распылением и размером фракции от 25 до 50 мкм.

8. 273К СХЕМЫ ЛАЗЕРНОЙ ОБРАБОТКИпри разных температурах Al-подложки КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ 293 К 77 К 473 К Ванна с жидким азотом

9. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ • металлографический (Axio Imager A1m/M1m); • дюрометрический (ПМТ-3). • растровая электронная микроскопия (JSM 6360LA); КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ • рентгеновский фазовый (ДРОН-3 Cu-Ka-излучение и ДРОН-3М Cо-Ka-излучение);

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 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;

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. ВЫВОДЫ КАФЕДРА ФИЗИКИ МЕТАЛЛОВ • 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