БОРСОДЕРЖАЩИЕ ПОКРЫТИЯ, СФОРМИРОВАННЫЕ НА ВЫСОКОЭНТРОПИЙНОМ СПЛАВЕ: СТРУКТУРА, СВОЙСТВА: 10.25712/ASTU.1811-1416.2023.04.005

Юрий Федорович  Иванов; Владимир Викторович  Шугуров; Иван Иванович  Ажажа; Елизавета Алексеевна Петрикова; Олег Сергеевич  Толкачев

Авторы

Юрий Федорович Иванов Институт сильноточной электроники СО РАН, пр. Академический, 2/3, 634055, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0001-8022-7958
Владимир Викторович Шугуров Институт сильноточной электроники СО РАН, пр. Академический, 2/3, 634055, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0001-6148-9442
Иван Иванович Ажажа Институт сильноточной электроники СО РАН, пр. Академический, 2/3, 634055, Томск, Россия
Елизавета Алексеевна Петрикова Институт сильноточной электроники СО РАН, пр. Академический, 2/3, 634055, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0002-1959-1459
Олег Сергеевич Толкачев Институт сильноточной электроники СО РАН, пр. Академический, 2/3, 634055, Томск, Россия https://orcid.org/0000-0001-7816-9920

Ключевые слова:

ионно-плазменный метод, высокоэнтропийный сплав, аморфно-кристаллический материал, борсодержащее покрытие, дислокационная структура, свойства

Аннотация

Целью работы является анализ результатов, полученных при исследовании структуры, элементного и фазового состава, прочностных и трибологических свойств борсодержащих покрытий, полученных на высокоэнтропийном сплаве комплексным ионно-плазменным методом. В качестве материала подложки использовали сплав CoFeCrMnNi неэквиатомного состава (25,2Co, 15,1Cr, 37,8Fe, 3,4Mn, 16,3Ni; ат. %). Борсодержащие покрытия элементного состава Al–Mg–Ti–B толщиной 1, 3 и 5 мкм формировали методом ионно-плазменного высокочастотного напыления (магнетронное ВЧ-осаждение в условиях ионно-плазменного ассистирования при использовании генератора газовой (аргон) плазмы «ПИНК»). Для осуществления процесса напыления борсодержащего покрытия была использована мишень диаметром 200 мм, изготовленная из смеси двух порошков AlMgB₁₄ + 50 % TiB₂. Для интенсификации процесса распыления мишени был применен генератор газовой плазмы «ПИНК», с помощью которого в рабочей вакуумной камере установки создавалась объёмная аргоновая плазма. При подаче ВЧ потенциала на мишень ионы аргона извлекались из плазмы и бомбардировали мишень, производя ее интенсивное распыление. Формирование покрытия на поверхности подложки происходит в результате подачи на нее напряжения смещения 35 В. Температура подложки при напылении покрытия (350-360) °C. Скорость напыления покрытия 0,05 мкм/мин. Исследования структуры и элементного состава борсодержащего покрытия элементного состава Al–Mg–Ti–B, сформированного на образцах высокоэнтропийного сплава состава CoFeCrMnNi комплексным ионно-плазменным методом осуществляли методами электронной дифракционной микроскопии. Установлено, что покрытие имеет аморфно-кристаллическую структуру. Размер областей кристаллического состояния материала (3-5) нм. Твердость покрытия H = 11,0 ГПа; модуль Юнга Е = 185 ГПа; отношение H/Е = 0,059, параметр износа k = 4×10^-7 мм³/Н×м; коэффициент трения μ = 0,12. Для подложки без покрытия H = 2,1 ГПа; k = 2,9×10^-4 мм³/Н×м; μ = 0,62.