blackmetИзвестия высших учебных заведений. Черная МеталлургияIzvestiya. Ferrous Metallurgy0368-07972410-2091National University of Science and Technology "MISIS"10.17073/0368-0797-2016-4-264-270blackmet-839Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕMATERIAL SCIENCEНАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ТОНКОСЛОИСТЫЕ КОМПОЗИЦИОНЫЕ ПОКРЫТИЯ: ПОЛУЧЕНИЕ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВАNANOCRYSTALLINE THIN-LAYER COMPOSITE COATINGS: PRODUCTION, STRUCTURE AND PROPERTIESНосковаН. И.NoskovaN. I.

д.ф.-м.н., главный научный сотрудник

Dr. Sci. (Phys.-Math.), Professor, Chief Researcher

ЧурбаевР. В.ChurbaevR. V.

ф.-м.н., старший научный сотрудник

Cand. Sci. (Phys.-Math.), Senior Researcher

churbaevravil@gmail.comФилипповЮ. И.FilippovYu. I.

главный специалист

Chief Specialist

Институт физики металлов УрО РАН (ИФМ УрО РАН) (620137, Россия, Екатеринбург, Свердловская обл., ул. С. Ковалевской, 18)РоссияInstitute of Metal Physics UB RAS (IMP UB RAS), Ekaterinburg, RussiaRussian Federation201627042016594264270Copyright © Носкова Н.И., Чурбаев Р.В., Филиппов Ю.И., 20162016Носкова Н.И., Чурбаев Р.В., Филиппов Ю.И.Noskova N.I., Churbaev R.V., Filippov Y.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://fermet.misis.ru/jour/article/view/839

Для получения нанокристаллического структурного состояния материалов на основе алюминия и титана применены высокие степени деформации (прокатка на большую степень деформации и сдвиг под высоким (5 ГПа) давлением). Полученные материалы в нанокристаллическом состоянии использованы для создания тонкослойных композитов с введением между однородными слоями нанокристаллического кремния. Измерение микротвердости показало, что микротвердость композитов после прессования под высоким давлением в 2,5 раза (для Al – Si) и в шесть раз (для Ti – Si) больше, чем микротвердость материала в исходном состоянии. Повышенная микротвердость композитов наблюдается при сохранении оптимального уровня практических свойств. Полученные нанокристаллические композиты могут быть рекомендованы как тонкослойные высокотвердые покрытия на узкие или напряженные участки изделий, а также для защиты от коррозии локальных мест изделий.

The authors have used high degree of deformation (rolling on the great degree of deformation and the shift under high (5 GPa) pressure) to receive nanocrystalline structural state of the materials based on aluminum and titanium. The received materials in the nanocrystalline state have been used to create thin-layer composites with the introduction of nanocrystalline silicon among homogeneous layers. The measure of microhardness has shown that the microhardness of the composites after pressing under high pressure is in 2.5 times (Al – Si) and in 6 times (Ti – Si) more than the microhardness of the materials in the initial state. The study of the composite structure has showed (according to the received fracture pictures) that the composites are plastic. The increase of composites microhardness is observed at the preservation of an optimal level of the practical properties. The obtained nanocrystalline composites can be recommended as thin-layer very hard coatings on narrow or tensed areas of billets, as well as for the corrosion protection of local sites of the items.

нанокристаллический композиткомпозиционное покрытиемикротвердость нанокристаллического композитананокристаллический кремнийнанокристаллический алюминийнанокристаллический титанинтенсивная пластическая деформациязернограничная диффузия кремниякремний высокой чистотыслоистый композитnanocrystalline compositecomposite coatingmicrohardnessnanocrystalline siliconnanocrystalline aluminumnanocrystalline titaniumsevere plastic deformationgrain-boundary diffusion of siliconhigh-purity siliconlayered compositeReferencesНоскова Н.И., Мулюков Р.Р. Субмикрокристаллические и нанокристаллические металлы и сплавы. – Екатеринбург: УрО РАН, 2003. – 279 с.Noskova N.I., Mulyukov R.R. Submikrokristallicheskie i nanokristallicheskie metally i splavy [Submicrocrystalline and nanocrystalline metals and alloys]. Ekaterinburg: UrO RAN, 2003, 279 p. (In Russ.).Андриевский Р.А. Наноструктурные материалы – состояние разработок и перспективы // Перспективные материалы. 2001. № 6. С. 5 – 11.Andrievskii R.A. Nanostructural materials – developments and opportunities. Perspektivnye materialy. 2001, no. 6, pp. 5–11. (In Russ.).Валиев Р.З., Вергазов А.Н., Герцман В.Ю. Кристаллогеометрический анализ межкристаллитных границ в практике электронной микроскопии. – М.: Наука, 1991. – 230 с.Valiev R.Z., Vergazov A.N., Gertsman V.Yu. Kristallogeometricheskii analiz mezhkristallitnykh granits v praktike elektronnoi mikroskopii [Crystalgeometrical analysis of intercrystalline boarders in the practice of electron microscopy]. Moscow: Nauka, 1991, 230 p. (In Russ.).Валиев Р.З. Нанокристаллические материалы, получаемые интенсивной пластической деформацией. – М.: Логос, 2000. – 271 с.Valiev R.Z. Nanokristallicheskie materialy, poluchaemye intensivnoi plasticheskoi deformatsiei [Nanocrystalline materilas, received by the intensive plastic deformation]. Moscow: Logos, 2000, 271 p. (In Russ.).Современные композиционные материалы / Под ред. Л. Браутмана и Р. Крока. – М.: Мир, 1970. – 672 с.Modern composite materials. Lawrence J. Broutman, R.H. Krock eds. Addison Wesley, Reading, MA, 1967, 581 p. (Russ.ed.: Sovremennye kompozitsionnye materialy. Mir, 1970. 672 p.).Износостойкие композиционные материалы / Ю.Г. Гуревич, В.Н. Анциферов, Л.М. Савиных и др. – Екатеринбург: УрО РАН, 2005. – 216 с.Gurevich Yu.G., Antsiferov V.N., Savinykh L.M., Oglezneva S.A., Bulanov V.Ya. Iznosostoikie kompozitsionnye materialy [Wearproof composite materials]. Ekaterinburg: UrO RAN, 2005, 216 p. (In Russ.).Слоистые композиционные покрытия в метизной промышленности / Е.И. Кузнецов, М.В. Чукин, М.П. Барышников, О.В. Семенова. – Магнитогорск: ПМП «Мини Тип», 1997. – 96 с.Kuznetsov E.I., Chukin M.V., Baryshnikov M.P., Semenova O.V. Sloistye kompozitsionnye pokrytiya v metiznoi promyshlennosti [Laminated composite coatings in a hardware industry]. Magnitogorsk: PMP “Mini Tip”, 1997, 96 p. (In Russ.).Композиционные материалы: Справочник / Под общ. ред. В.В. Васильева, Ю.М. Тарнопольского. – М.: Машиностроение, 1990. – 512 с.Kompozitsionnye materialy: Spravochnik [Composite materials: Reference-book]. Vasil’ev V.V., Tarnopol’skii Yu.M. eds. Moscow: Mashinostroenie, 1990, 512 p. (In Russ.).Композиционные материалы и конструкции на основе титана и его соединений / В.Н. Анциферов, Л.Д. Сиротенко, А.М. Ханов, И.В Яковлев. – Новосибирск: СО РАН, 2001. – 369 с.Antsiferov V.N., Sirotenko L.D., Khanov A.M., Yakovlev I.V. Kompozitsionnye materialy i konstruktsii na osnove titana i ego soedinenii [Composite materials and constructions based on titanium and its compounds]. Novosibirsk: SO RAN, 2001, 369 p. (In Russ.).Нанокомпозиты: исследование, производство и применение / Под ред. А.А. Берлина, И.Г. Ассовского. – М.: Торус Пресса, 2004. – 224 с.Nanokompozity: issledovanie, proizvodstvo i primenenie [Nanocomposite: re-search, production and usage]. Berlin A.A., Assovskii I.G. eds. Moscow: Torus Pressa, 2004, 224 p. (In Russ.).Земнухова Л.А., Федорищева Г.А., Егоров А.Г., Сергиенко В.И. Исследование условий получения, состава примесей и свойств аморфного диоксида кремния из отходов производства риса // Журнал прикладной химии. 2005. Т. 78. № 2. С. 324 – 328.Zemnukhova L.A., Fedorishcheva G.A., Egorov A.G., Sergienko V.I. Recovery conditions, impurity composition, and characteristics of amorphous silicon dioxide from wastes formed in rice production. Russian Journal of Applied Chemistry. 2005, vol. 78, no. 2, pp. 319–323.Земнухова Л.А., Егоров А.Г., Федорищева Г.А. и др. Свойства аморфного кремнезема, полученного из отходов переработки риса и овса // Неорганические материалы. 2006. Т. 42. № 1. С. 27 – 32.Zemnukhova L.A., Egorov A.G., Fedorishcheva G.A., Barinov N.N., Sokol’nitskaya T.A., Botsul A.I. Properties of amorphous silica produced from rice and oat processing waste. Inorgamic Materials. 2006, vol. 42, no. 1, pp. 24–29.Бочкарев Э.П., Калантарян С.Ш. Получение поликристаллического кремния с пониженным содержанием микропримесей // Цветные металлы. 1991. № 11. С. 38 – 40.Bochkarev E.P., Kalantaryan S.Sh. Production of polycrystalline silicon with the low content of micromixtures. Tsvetnye metally. 1991, no. 11, pp. 38–40. (In Russ.).Noskova N.I. The Nanocrystalline Alloys: The Structure and Properties // Nanostructured Materials: Science & Technology. Edited by G.-M. Chow and N.I. Noskova. – NATO ASI Series, 1998. 3. High Technology. Vol. 50. P. 93 – 119.Noskova N.I. The Nanocrystalline Alloys: The Structure and Properties. In: Nanostructured Materials: Science and Technology. G.-M. Chow and N.I. Noskova eds. 1998, NATO ASI Series, vol. 50, pp. 93–119.Андриевский Р.А., Вихрев А.Н., Иванов В.В. и др. Компактирование ультрадисперсного нитрида титана магнито-импульсным методом и в условиях деформации сдвигом под давлением // ФММ. 1996. Т. 81. № 1. С. 137 – 145.Andrievskii R.A., Vikhrev A.N., Ivanov V.V., Kuznetsov R.I., Noskova N.I., Sazonova V.A. Magnetic-pulse and high-pressure shearstrain compaction of nanocrystalline titanium nitride. Physics of Metals and Metallography. 1996, vol. 81, no. 1, pp. 92–97.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.