Формирование фазового состава, структуры и физико-механических свойств квазикристаллических покрытий Al-Cu-Fe при плазменном напылении
Диссертация
Развитие современной техники в значительной степени определяется уровнем освоения перспективных материалов и использования новейших технологий. К несомненным успехам материаловедения последних лет наряду с созданием суперсплавов и жаростойких пористых керамик, композиционных, аморфных и других материалов следует отнести разработку нового класса прецизионных соединений — квазикристаллических… Читать ещё >
Содержание
- 1. ОСНОВНЫЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ О КВАЗИКРИСТАЛЛАХ
- 1. 1. Особенности геометрии квазипериодических систем
- 1. 2. Фазовые превращения и стабильность квазикристаллических сплавов
- 1. 3. Механические свойства квазикристаллов
- 1. 4. Способы получения квазикристаллических материалов
- 2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
- 2. 1. Получение исходных квазикристаллических порошков
- 2. 2. Технологическое оборудование для плазменного напыления квазикристаллических покрытий
- 2. 3. Температурный контроль покрытия в процессе напыления
- 2. 4. Научное оборудование и методы исследований
- 3. ИССЛЕДОВАНИЕ ИСХОДНЫХ ПОРОШКОВ И ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА ТЕПЛОВОЕ СОСТОЯНИЕ НАПЫЛЯЕМЫХ ПОКРЫТИЙ
- 3. 1. Фазовая диаграмма и выбор исходного химического состава сплава А1-Си-Ре
- 3. 2. Фазовый состав, макро- и микроструктура квазикристаллических порошков
- 3. 3. Термообработка исходных порошков
- 3. 4. Исследование влияния основных технологических параметров напыления на тепловое состояние покрытий
Список литературы
- Shechtman D., Blech I., Gratias D., Calm J.W. Metallic phase with long-range orientational order and translational symmetry // Phys. Rev. Letters.- 1984.-53.-№ 20.-P. 1951−1955.
- Дэвид P. Нельсон. Квазикристаллы // В мире науки.- 1986,-№ 10.-С. 19−28.
- Запрещенная симметрия пятого порядка может свидетельствовать о существовании квазикристаллической фазы //Физика за рубежом. 1986 серия, А (Исследования): Сборник статей. Пер. с англ., франц. (сост. Ю.А. Данилов) //М.: Мир.-1986.- С. 229−239.
- Беленький А.Я. Стеклообразные металлы // Природа.- 1987.- № 2.-С. 80−88.
- Augell С.А., Clarke J.H., Woodcock L.V. Advances in chemical physics // Ed. by I. Prigogine and S. Rice.- N.Y.: Wiley.- 1981.- 48.- 347 p.
- Братковский A.M., Данилов Ю. А., Кузнецов Г. И. Квазикристаллы // ФММ.- 1989.- том 68.- вып.6.- С. 1045−1095.
- Клейн Ф. Лекции об икосаэдре и решении уравнений пятой степени // М.: Наука, 1989.- 154 с.
- Заславский Г. М., Сагдеев Р. З., Усиков Д. А., Черников А. А. Слабый хаос и квазирегулярные структуры // М.: Наука, 1991.- 121 с.
- Bendersky L. Quasicrystal with one-dimensional transitional symmetry and a tenfold rotation axis // Phys. Rev. Letters.- 1985.- 55.- P. 511−513.
- Li X.Z., Kuo K.H. Decagonal quasicrystals with different periodicities along tenfold axis in rapidly solidified Al-Ni alloy // Phil. Mag. Letters.- 1988, — 58.-№ 3.-P. 163−167.
- Tsai An-Pang, Inoue Akihisa, Masumoto T. Stable decagonal quasicrystals with a periodicity of 1,6 nm in Al-Pd-(Fe, Ru, Os) alloys // Phil. Mag. Letters.-1991.- 64.- № 3.- P. 163−167.
- Muamar S., Harmelin M. On the transitions of the icosahedral and decagonal phases towards equilibrium in Al-Cu-Mn alloy // Phil. Mag. Letters.- 1991.64.- № 6, — P. 343−348.
- Edagawa K. Order-disorder transition in Al-Ni-Co decagonal quasicrystal. -Materials of conference «New horizons in Quasicrystals: research and applications», 1996, Ames, Iowa, USA.- P.5.
- Erbudak M. Real-space imaging of the symmetry properties at surfaces of icosahedral and decagonal quasicrystals. Materials of conference «New horizons in Quasicrystals: research and applications», 1996, Ames, Iowa, USA.- P.16.
- Wang N., Chen H., Kuo K.H. Two dimensional quasicrystal with eightfold rotational symmetry //Phys. Rev. Letters.- 1987.- 59.- P. 1010−1013.
- Inoue A., Tsai A. Produce and stability of quasicrystals // Bull. Jap. Inst. Metals.- 1990.- 29.- № 10.- P. 782−788.
- Chen H., Li D.X., Kuo K.H. New type of two-dimensional quasicrystal with twelvefold rotational symmetry // Phys. Rev. Letters.- 1988.- 60.- № 16.-P. 1645−1648.
- Ishimasa Т., Nissen H.U., Fukano Y. New ordered state between crystalline and amorphous in Ni-Cr particles // Phys. Rev. Letters.- 1985.- 55.- P. 511−513.
- Долбилин Н.П. Правильные системы (введение в математическую кристаллографию) // М.: Знание, 1978 (Серия «Математика, кибернетика», вып. 12). 89 с.
- Галиулин Р.В. Кристаллографическая геометрия // М.: Наука, 1984.-134 с.
- Математический цветник. Разделы «Мозаики на плоскости» и «Мозаики в пространстве» // М.: Мир, 1984. 496 с.
- Гарднер М. От мозаик Пенроуза к надежным шифрам // М.: Мир, 1993.78 с.
- Корепин В.В. Узоры Пенроуза и квазикристаллы // Квант.- 1987.- № 6.-С. 2−6.
- Penrose R. The role aesthetics in pure and applied mathematical research // J. Inst. Math. Its Appl.- 1974.- 10.- P. 266−271.
- Gardner M. Mathematical games // Sci. Amer.- 1977.- 236.- P. 110−121.
- De Bruijn N.G. Algebraic theory of Penrose’s tilings of the plane // Ned. Acad. Watern. Proc.- 1981.- Ser. A.- 43.- P. 39−66.
- Кулагин П.А., Китаев А. Ю., Левитов JI.C. А10,8бМп0, 14 — шестимерныи кристалл//Письма в ЖЭТФ.- 1985.-41.-№ 3.- С. 119−121.
- Ishihara K.N., Nishitani S.R., Shingu Р.Н. Quasicrystals formed by rapid quenching // Transactions ISIJ.- 1988.- 28.- P. 1−6.
- Hoggatt V.E. Fibonacci and lucas number // Boston: Houghton, Mifflen, 1969. 569 p.
- Маккей А.Л. De nive QUINQUANGULA о пятиугольниковых снежинках//Кристаллография.- 1981.- 36.- С. 910−919.
- Mackay A.L. Crystallography and Penrose pattern // Physica (Utrecht).- 1982.-114A.-P. 609−613.
- Elser V. The diffraction pattern of projected structures // Acta Cryst.- 1986.-A42.- P. 36−43.
- Zia R.K.P., Dallas WJ. A simple derivation of quasicrystalline spectra // J. Phys. A.- 1985.- 18.- P. 341−345.
- Kalugin P.A., Kitayev A.Yu., Levitov L.S. 6 dimensional properties of А1о, 8бМпоД4 alloy // J. Phys. Letters.- 1985.- 46.- P. 601−607.
- Urban K., Moser N., Kronmuller H. Phase transitions between the quasicrystalline, crystalline and amorphous phases in Al-11 at % Mn // Phys. Stat. Sol. (a).- 1985,.-91.- P. 411−422.
- Kronmuller H., Moser N. Phase transitions between quasicrystalline and amorphous structures // Zs. Phys. Chemie N.F.- 1988, — 157.- P. 837−842.
- Братковский A.M., Данилов Ю. А., Кузнецов Г. И. Квазикристаллы // ФММ.- 1989.- том 68.- вып. 6.- С. 1045−1095.
- Knapp J.A., Follstaedt D.M. Formation of icosahedral Al (Mn) by directed energy processes // Phys. Rev. Letters.- 1985.- 55.- P. 1591−1594.
- Lilienfeld D.A., Nastasi M., Johnson H.H. e. a. Amorphous to quasicrystalline transformation in the solid state// Phys. Rev. Letters.- 1985.- 55.-P. 1587−1590.
- Dunlap R.A., Dini K. Structure and stability of quasicrystalline aluminiumtransition metal alloys // J. Phys. F.- 1986.- 16.- P. 11−16.
- Poon S.J., Drehman A.J., Lawless K.R. Glassy to icosahedral phase transformation in Pd-Si-U alloys // Phys. Rev. Letters.- 1985.- 55.-P. 2324−2327.
- Shen Y., Poon S.J., Shiflet GJ. Crystallization of icosahedral phase from glassy Pd-Si-U alloys // Phys. Rev. В.- 1986.- 34.- P. 3516−3519.
- Stern E.C., Ma Y., Bouldin C.E. Local structure of Mn sites in icosahedral Mn-A1 quasicrystals // Phys. Rev. Letters.- 1985.- 55.- P. 2172−2175.
- Kelton K.F. Quasicrystals: structures and stability // Int. Mater. Rev.- 1993.-38,-P. 105−136.
- Klein T., Gozlan A., Berger С., Cyrot-Lackmann F., Calvayrac V., Guivy A. Anomalous transport properties in pure Al-Cu-Fe icosahedral phases of high structural quality // Europhys. Letters.- 1990.- 13.- № 2.- P. 129−134.
- Biggs B.D., Li Y., Poon S.J. Electronic properties of icosahedral approximant and amorphous phases of an Al-Cu-Fe alloy // Phys. Rev. В.- 1991.- 43.-№ 10.- P. 8747−8750.
- Akiyama H., Hashimoto T., Shibuya T., Edagawa K., Takeuchi S. Electrical resistivities of Al-Rd-Mn icosahedral quasicrystals // J. Phys. Soc. Jpn.- 1993.62.- № 2.- P. 639−646.
- Belin E., Dankhazi Z., Sadoc A., Calvayrac Y., Klein T., Dubois J.M. Electronic distributions of states in crystalline and quasicrystalline Al-Su-Fe and Al-Su-Fe-Cr alloys // J. Phys.: Condens. Matter.- 1992.- 4.- № 18.- P. 4459−4472.
- Gozlan A., Berger C., Fourcaudot G., Omari R., Lasjaunias J.C., Prejean J.J. Anomalous Hall effect related to the magnetization in pure decagonal Al-Mn phases // Phys. Rev. B.- 1991.- 44.- № 2.- P. 575−583.
- Lanco P., Klein T., Berger C., Cyrot-Lackmann F., Fourcaudot G., Sulpice A. High resistivity and diamagnetism in Al-Pd-Mn icosahedral phase // Europhys. Letters.- 1992.- 18.- № 3.- P. 227−232.
- Fukamichi K., Masumoto T., Oguchi M. Magnetic and electrical properties of icosahedral quasicrystalline Al-Mn alloys // J. Phys. F.- 1986.- 16, — P. 10 591 070.
- Chang S.L., Chin W.B., Zhang C.-M., Jenks C.J., Thiel P.A. Oxygen absorption on a single grain, quasicrystal surface // Surf. Sci.- 1995.- 337.- P. 135−146.
- Kang S.S., Dubois J.M. Influence of the annealing atmosphere on the formation of Al-Cu-Fe quasicrystals // J. Mater. Res.- 1995.- 10.- № 5.- P. 1071−1074.
- Koster U., Liu W. Phase transformation of quasicrystals in aluminiumtransition metal alloys // Phase Transitions.- 1993.- 44.- P. 137−149.
- Archambault P. Thermal properties of quasicrystalline alloys and their implication in heat transfer processes // Conference «New horizons in quasicrystals: research and applications». — Ames, Iowa, USA.- 1996.- P. 51.
- Takeuchi S. Mechanical properties quasicrystals // J. Iron a. Steel Inst. Jap.-1992.- 78.- № 10.- P. 1517−1522.
- Takeuchi S., Iwanaga H., Shibuya T. Hardness of quasicrystals // J. Jap. Appl. Phys.- 1991.- 30.-P. 561−562.
- Koster U., Liu W., Leibertz H., Michel M. Mechanical properties of quasicrystalline and crystalline phases in Al-Cu-Fe alloys // J. Non-Crystall Solids.- 1993.- 153−154.- P. 446−452.
- Hornhogen E., Schandl M. Probing mechanical properties of quasicrystalline aluminum alloys // Z. Metallkd.- 1992.- 83.- P. 128−131.
- Wollgarten M. Mechanical properties of quasicrystal surfaces // Conference «New horizons in quasicrystals: research and applications». — Ames, Iowa, USA.- 1996.-P. 41.
- Urban K. Defects and mechanical properties of quasicrystals // Conference «New horizons in quasicrystals: research and applications». — Ames, Iowa, USA.- 1996.- P. 17.
- Kang S.S., Dubois J.M. Compression testing of quasicrystalline materials // Philos. Mag. A.- 1992.- 66.- P. 151−163.
- Shield J., Kramer M.J., Mc Callum R.W. Plastic deformation in an Al-Cu-Fe alloy // J. Mater. Sci.- 1993.- 8.- P. 1199−1203.
- Shield J. Deformation properties of Al-Cu-Fe quasicrystals // Conference «New horizons in quasicrystals: research and applications». — Ames, Iowa, USA.- 1996.-P. 60.
- Johnson E., Staun Olsen J., Wood J.V., Gerward L. High pressure structural study of quasicrystalline Al-Mn // Mater. Sci. A. Eng.- 1988.- 99.- P. 47−50.
- Inoue A. Development of high-specific strength Al-based alloys by utilizing nanogranular quasicrystalline phases // Conference «New horizons in quasicrystals: research and applications». — Ames, Iowa, USA.- 1996.- P. 54.
- Dubois J.M., Kang S.S., Massiani Y. Application of quasicrystalline alloys to surface coatings of soft metals // J. Non-Crystall. Solids.- 1993.- 153−154,-P. 443−445.
- Kang S.S., Dubois J.M., Stebut J. Von. Tribological properties of quasicrystalline coatings // J. Mater. Res.- 1993, — 8.- № 10.- P. 2471−2481.
- Gellman A.J. Controlled environment measurements of quasicrystal friction // Conference «New horizons in quasicrystals: research and applications». — Ames, Iowa, USA.- 1996.-P. 43.
- Stebut J. Von. Friction behavior of pure quasicrystalline materials // Conference «New horizons in quasicrystals: research and applications». — Ames, Iowa, USA.- 1996.-P. 53.
- Henley C.I. Crystals and quasicrystals in the aluminum-transition metal system // J. Non-Cryst. Solids.- 1985.- 63.- P. 1267−1269.
- Kuo K.H. An overview of quasicrystals in aluminum-transition metal alloys // J. Less-Common Metals.- 1990.- 163.- № 1.- P.29−49.
- Dunlap R.A., Dini K. Formation, structure and crystallization of metastable quasicrystalline Al-transition metal alloys prepared by rapid solidification // Can. J. Phys.- 1986.- 75.- P. 1362−1369.
- Sainfort P., Dubast B. Stable Al-Cu-Li i-quasicrystals // J. Physic, Paris.-1986.- 47.-P. 318−321.
- Audier M., Guyot P., Brechet Y. High-temperature stability and faceting of icosahedral Al-Fe-Cu phase // Phil. Mag. Letters.- 1990.- 61.- № 2.- P. 55−62.
- He L.X., Wo Y.K., Meng X.M., Kuo K.N. Stable Al-Cu-Co decagonal quasicrystals with decaprismatic solidification morphology // Phil. Mag. Letters.- 1990.-61.-P. 15−21.
- He L., Chen H., Meng X., Poon S., Shiflet G. Stability investigation of decagonal Al-Cu-Co quasicrystals // Phil. Mag. Letters.- 1991.- 63.- № 4.- P. 211−216.
- Beeli C., Nissen H.U., Robadey J. Stable Al-Mn-Pd quasicrystals // Phil. Mag. Letters.- 1991.- 63.- № 2, — P. 87−95.
- Носкова Н.И., Вильданова Н. Ф. Квазикристаллы в аморфных металлических сплавах // В кн.: Физика и механика новых материалов. -Ижевск: Мин НВШ и ТП РФ.- 1992.- С. 98−103.
- Takeuchi S. Synthesis of amorphous phase in Ti-Ni-Cu system by mechanical alloying//Scripta met.- 1990.-24.-P. 1819−1824.
- Dianlin Z. Preparation and properties of Al-Cu-Co decagonal films // Conference «New horizons in quasicrystals: research and applications». — Ames, Iowa, USA.- 1996.-P. 8.
- Носкова Н.И., Пономарева Е. Г. Квазикристаллы и квазикристаллические фазы // ФММ.- 1994.- 78.- вып.6.- С. 34−48.
- Кио К. Quasicrystalline and crystalline phases in Ga-Mn alloys // Conference «New horizons in quasicrystals: research and applications». — Ames, Iowa, USA.- 1996, — P. 9.
- Ochin P. Some specific aspects of quasicrystal preparation // Conference «New horizons in quasicrystals: research and applications». — Ames, Iowa, USA.-1996.-P. 5.
- Dubois J.M., Kang S.S., Stebut J.Von. Quasicrystalline low-friction coatings // J. Mater. Sei.- 1992.- 10.- P. 537−541.
- Dubois J.M., Proner A., Bucaille В., Cathonnet Ph., Dong C., Richard V. Pianelli A., Massiani Y., Ait-Yaazza S., Belin-Ferre E. Quasicrystalline coatings with reduced adhesion for cookware // Ann. Chim. Fr.- 1994.- 19.-P.3−25.
- Kubel E., Jr. Powders dictate thermal spray coating properties // Adv. Mater. Proc.- 1990.- 138.-P. 24−26.
- Гопиенко В.Г., Калужский H.A., Никерова Л. Ф. Производство и потребление алюминиевой порошковой продукции в капиталистических и развивающихся странах // М.: ЦНИИЭИЦН.- 1985.- С. 62.
- Гопиенко В.Г., Черепанов В. П., Савченко Е. А. Новые технологические процессы получения порошковой продукции из алюминия и его сплавов // Цветные металлы.- 1991.- № 2.- С. 56−60.
- Порошковая металлургия и напыленные покрытия // Учебник для вузов, под ред.: Анциферова В. Н., Боброва Г. Ф., Дружинина JI.K. и др, М: металлургия, 1987, 792 с.
- Силаев А.Ф., Фишман Б. Д. Диспергирование жидких металлов и сплавов //М.: металлургия, 1983, 144 с.
- Саунин В.Н., Лепешев А. А. Оборудование для плазменного напыления покрытий из порошковых материалов // Препринт № 675 ф. СО АН СССР, Институт физики: Красноярск.- 1990.- 50 с.
- Мирошниченко Н.С. Закалка из жидкого состояния // М.: Металлургия, 1982.- 167 с.
- Кондратьев Г. М. Тепловые измерения // М.: Машгиз, 1957.- 244с.
- Беккерт М., Клемм X. Способы металлографического травления // М.: Металлургия, 1988.- 399 с.
- Bradley A .J., Goldschmidt H.J. X-ray study of slowly cooled iron-copper-aluminum alloys. Part I. Alloys rich in iron and copper // J.Inst.Met.- 65.-1939.-P. 389−402.
- Bradley A.J., Goldschmidt H.J. An X-ray study of slowly cooled iron-copper-aluminum alloys. Part II. Alloys rich in aluminum // J.Inst.Met.-65.-1939.- P. 403−418.
- Tsai A.P., Inoue A., Masumoto T. A stable quasicrystalline Al-Cu-Fe system // Jpn.J.Appl.Phys.- 26.- № 9.- 1987.- P. 1505−1507.
- Tsai A.P., Inoue A., Masumoto T. Preparation of a new Al-Cu-Fe quasicrystal with large grain sizes by rapid solidification // J. Mater. Sci. Letters.- 6.- 1987.- P. 1403−1405.120
- Gratias D., Calvayrac Y., Devaud-Rzepski J., Faudot F. The phase diagram and structures of the ternary Al-Cu-Fe system in the vicinty of the icosahedral region // J. Non-Crystall Solid.- 153−154.- 1993.- P. 482−488.
- Gayle F.W., Shapiro A J., Biancaniello F.S., Boettinger W.J. The Al-Cu-Fe phase diagram: 0 to 25 at. pet Fe and 50 to 75 at. pet A1 equilibria involving the icosahedral phase // Metall. Trans. A.- 23.- 1992.- P. 2409−2417.
- Sordelet D.J., Kramer M.J., Unal O. Effect of starting powders on controlling microstructural development of Al-Cu-Fe quasicrystalline plasma sprayed coatings // J. Thermal spray Tech.- 4.- № 3.- 1995.- P. 235−244.
- Ebalard S., Spaepen F. The body-centered-type icosahedral reciprocal lattice of the Al-Cu-Fe quasi-periodic crystal // J. Mater. Res.- 4.- 1989.- P. 39−43.
- Герасимов А.И. и др. Химическая термодинамика в цветной металлургии // М.: Металлургиздат, 1965.- т.4.- 130 с.
- Куликов И.С. Термическая диссоциация соединений // М.: Металлургия, 1969.- 575 с.