ИОННО-ПЛАЗМЕННЫЙ СИНТЕЗ, СТРУКТУРА И СВОЙСТВА СПЛАВОВ Hf-C

В работе проведены исследования по синтезу покрытий на основе гафния и углерода, с использованием методики ионно-плазменного напыления покрытий из чередующихся слоев гафния и углерода с толщиной каждого слоя менее 1 нм. При выполнении работ нами была использована четырехканальная магнетронная установка с двумя оппозитно расположенными магнетронами. Один магнетрон заряжен мишенью из гафния, а второй магнетрон заряжен углеродной мишенью. Определена скорость и оптимальные режимы распыления гафния и углерода. Получены зависимости количества распыленного гафния и углерода от приложенной к магнетрону мощности. Определена средняя мощность распыления гафния, которая по выносу вещества соответствует выносу углеродапри его максимально возможной мощности распыления. Проведен синтез покрытий гафний-углерод в диапазоне концентраций от 59,8 до 5,3 ат.% углерода и выполнены рентгенографические исследования покрытий карбидов. Определено, что в покрытиях гафний-углерод, сформированных методом магнетронного осаждения, при концентрациях от 59,8 до 26,1 ат.% углерода происходит формирование кубической фазы карбида гафния, с уменьшением параметра решетки. При концентрации 16,2 ат.% углерода наряду с кубической фазой карбида гафния в покрытии начинает выделяться гафний с гексагональной структурой. При дальнейшем уменьшении концентрации углерода в покрытии гексагональная фаза гафния становится преобладающей.

1. Padture N. P., Gell M., Jordan E. H. Thermal barrier coatings for gas-turbine engine applications // Science. – 2002. – Vol. 29. – P. 280.

2. Perepezko J. H. The hotter the engine, the better // Science. – 2009. – Vol. 326. - P. 1068.

3. Lu K. The future of metals // Science. – 2010. - Vol. 328. - P. 319.

4. Liu G., Zhang G. J., Jiang F., Ding X. D., Sun Y. J., Sun J., Ma E. Nanostructured high-strength molybdenum alloys with unprecedented tensile ductility // Nat. Mater. – 2013. – Vol. 12. - P. 344.

5. Wuchina E., Opila E., Opeka M., Fahrenholtz W., Talmy I. UHTCs: Ultra-high temperature ceramic materials for extreme environment applications // Electrochem. Soc. Interface. – 2007. – Vol. 16. - P. 30.

6. Hong Q. J. Prediction of the material with highest known melting point from ab initio molecular dynamics calculations // Physical Review B. – 2015. – Vol. 92. 020104(R).

7. Marino K. A., Hinnemann B., Carter E. A. Atomic-scale insight and design principles for turbine engine thermal barrier coatings from theory // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS). – 2011. – Vol. 108. - №14. – Р. 5480-5487.

8. Padture N. P, Gell M, Jordan E. H. Thermal barrier coatings for gas-turbine engine applications // Science. – 2002. – Vol. 296. – P. 280-284.

9. Nieto A., Kuma A., Lahiri D., Zhang Ch., Seal S., Agarwal A. Oxidation behavior of graphene nanoplatelet reinforced tantalum carbide composites in high temperature plasma flow // Carbon. – 2014. – Vol. 67. – P. 398-408.

10. Тулеушев А. Ж., Тулеушев Ю. Ж., Володин В. Н. Наноразмерное легирование в металлических пленках // Физика металлов и металловедение. – 2004. – T. 97. - № 4. – С. 49-57.