51
YANGI O'ZBEKISTON ILMIY
TADQIQOTLAR JURNALI
www.in-academy.uz
1-JILD, 13-SON (YOʻITJ)
ПОКРЫТИЯ, ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ
ВЫСОКОЭНТРОПИЙНЫХ СПЛАВОВ: ПРОБЛЕМЫ И
ПЕРСПЕКТИВЫ
Оразбаева Индира Ниетбаевна
Магистрантка 2 курса Каракалпакского государственного
университета
Жоллыбеков Бахыт Рысназарович
кандидат физико-математических наук, доцент Каракалпакского
государственного университета
ARTICLE INFO
ABSTRACT
Qabul qilindi: 9-noyabr 2024 yil
Ma’qullandi: 19-noyabr 2024 yil
Nashr qilindi: 21-noyabr 2024 yil
В последнее время сообщество по изучению
материалов увидело значительный рост в
развитии
многокомпонентных
сплавов,
известных как высоко-энтропийные сплавы (ВЭА),
с необычными свойствами и приложениями. В
области защиты поверхности и инженерии
также учитываются различные приложения
высоко-энтропийных сплавов, чтобы извлечь
выгоду из их привлекательных показателей в
различных средах. Сплавные покрытия с высокой
энтропией превосходили традиционные покрытия
и ускорили дальнейшее развитие в этой области.
Поэтому в данной статье рассматриваются
предварительные разработки и результаты в
области
высоко-энтропийных
сплавных
покрытий.
KEY WORDS
покрытия,
сплав
высокой энтропии, термически
разрушающие
операции,
электропокрытие,
лазерное
плавление, фрезерование шара.
Поверхность является важнейшим компонентом материала, связанным с работой
материала для промышленных приложений. Использование различных методов
преобразования поверхности позволяет экономически заменить низкосортный
основной сплав покрытием для улучшения поверхностных свойств и работы в
различных требуемых условиях, таких как теплоизоляция, эрозия, коррозия и стресс [2,
24-30]. Качество поверхности материалов оказывает большее влияние на
долговечность и работоспособность, что нельзя игнорировать в дизайне.
За последние несколько десятилетий для защиты металлов от разрушения
окружающей среды было использовано несколько металлических и органических
покрытий. Теплоизоляционные покрытия разработаны в высокотемпературных
приложениях к турбинам и аэрокосмическим программам. Проводились различные
исследования по повышению стойкости основных сплавных компонентов в различных
газообразных и коррозионных атмосферах [4, 83-84]. Например, высоко
окислительные покрытия позволяют использовать различные окислительные или
коррозионные среды в более широком окне рабочих условий. Однако при применении
в тяжелых условиях нет решения для долговременной защиты металлов. Несмотря на
то, что нефтяная и газовая промышленность добилась значительного прогресса в
новых методах катодной защиты и системах мониторинга, в этих областях также часто
52
YANGI O'ZBEKISTON ILMIY
TADQIQOTLAR JURNALI
www.in-academy.uz
1-JILD, 13-SON (YOʻITJ)
встречаются неисправности покрытия. К различным факторам, влияющим на
долговечность и работоспособность покрытия, относятся состав и тип субстрата,
остаточные напряжения, вязкость, жесткость, температура обслуживания, влажность.
В связи с этим, на протяжении последних нескольких десятилетий промышленность
покрытий непрерывно развивается в технологии. Различные керамические покрытия,
пылевые покрытия и композиты, содержащие новые углеродные наноматериалы,
показали потенциал для окислительно-стойких приложений. Высоко энтропийные
сплавы были самостоятельно открыты и опубликованы в 2004 году Йе, Кантором и
другими. Эти новые сплавы также известны как поли компонентные или поли
основные сплавы, в отличие от традиционных сплавов, содержащих один основной
элемент, такие как Al, Cu, Fe, Ti, сплавы и др. В основном каждый элемент состоит из
пяти или более элементов в эквиатомных или неэквиатомных соотношениях, состав
которых колеблется от 5 до 35%. Смешивание элементов в данной композиции
приводит к образованию простых фаз твердого раствора, например, не сложной фазы
или интерметаллических соединений, а сто центрированного куба, базового
центрированного куба, шестиугольной близко обернутой структуры. Известно, что
сплавы с высокой энтропией обладают замечательными свойствами, такими как
высокая энтропия перемешивания, крутизна жесткой решетки, медленная диффузия и
коктейльный эффект, что приводит к их замечательной механической прочности,
высокой термостойкости, износостойкости и коррозионной стойкости. Поэтому
высоко-энтропийные сплавы имеют большие возможности в различных инженерных
программах. Чаще всего найдены канторские высоко-энтропийные сплавы
(FeCoNiMnCr), огнеупорные сплавы (NbMoTaW и VNbMoTaW) или несколько высоко
энтропийных сплавов с двухфазным неконторским AlCuSiZnFe. Для контроля
микроструктуры проверяли добавление дополнительных элементов. Например,
фазовая доля твердого раствора FCC и BCC зависит от фракции Al в сплаве AlCoCrFeNi.
Переход от FCC к фазе BCC происходит, когда AlCoCrFeNi увеличивает атомную
фракцию Al в сплавах высокой энтропии. Покрытия на основе высоко-энтропийных
сплавов появились в качестве потенциальной поверхностной защиты благодаря своей
способности защищать привлекательную поверхность. Покрытия из нескольких
высоко-энтропийных сплавов изготавливались в виде тонких или толстых пленок для
защиты поверхности многими способами производства. За последние несколько лет
произошли большие изменения в методах производства высоко-энтропийных сплавов
и покрытий, микроструктурной эволюции, оценке свойств и многоаспектных
приложениях. Поэтому данный обзор в основном направлен на разработку высоко-
энтропийных сплавов и высоко-энтропийных сплавов в качестве покрывающих
материалов для требовательной и высокоэффективной защиты в экстремальных
условиях. Рассматриваются основные понятия о высоко-энтропийных сплавах и
соответствующих понятиях, классификациях, способах обработки, свойствах и
применении покрытий высоко-энтропийных сплавов [5, 84-89].
Покрытия на основе высоко-энтропийных сплавов
Кроме того, было получено большое количество высоко-энтропийных сплавов,
которые проявляют упрочнение с осадками, легкость, антиоксидантную и
коррозионную стойкость и т.д., что еще больше расширяет их применение в различных
областях. Сплавы и покрытия, связанные с высоко-эктопическими сплавами, широко
изучены в различных инженерных программах по поверхности из-за их
привлекательных свойств и уникального применения в экстремальных средах. В
последнее время произошли быстрые изменения в покрытиях высоко-энтропийных
сплавов. Например, высоко-энтропийные сплавы, содержащие N2, были рассмотрены
как потенциальные кандидаты для замены традиционных Ni-основных суперсплавов,
демонстрирующих высоко-окислительные, твердостей свойства. Таким образом,
53
YANGI O'ZBEKISTON ILMIY
TADQIQOTLAR JURNALI
www.in-academy.uz
1-JILD, 13-SON (YOʻITJ)
можно получить более разнообразные свойства, используя несколько составных
элементов, таких как системы переходных металлов, рефракторов, нитридов и
карбидов. Результативная производительность покрытий высоко-энтропийных
сплавов регулируется типом элементов, составом и микроструктурой покрытий.
Сплавы и покрытия, связанные с высоко-энтропийными сплавами, широко изучены в
различных инженерных программах по поверхности из-за их привлекательных свойств
и уникального применения в экстремальных средах. В последнее время произошли
быстрые изменения в покрытиях высоко-энтропийных сплавов. Например, сплавы с
высокой энтропией, содержащие N2, были рассмотрены как потенциальные
кандидаты для замены традиционных Ni-основных суперсплавов, которые
демонстрируют высокие окислительные, твердостей свойства.
Покрытия и технология HEA
Покрытия, связанные с металлическими высоко-эктопическими сплавами, в основном
состоят из элементов серии FeCoNiMnCr, которые обычно называют сплавами на
основе Кантора.
Компоненты этого класса ВЭА в основном являются переходными элементами, такими
как Al, Cr, Co, Mn, Fe, Ti, Ni, V. В отличие от конторских сплавов, для улучшения
механических свойств также были разработаны рефрактерные элементы.
Огнеупорные сплавы с высокой энтропией в основном состоят из более жестких
рефрактерных элементов, таких как Ta, Mo, Hf, Nb, Zr, W, Ti, V, Cr и др. Они
предназначены для высокотемпературных программ, в которых важное значение
имеют окисление, износ и коррозия.
Разработанные до настоящего времени различные рефрактерные высоко-
энтропийные сплавы TaNbCrMo, TaMoNbW, TaNbZrHf, CrNbVZr. Легко металлические
сплавы также исследовались на основе легких элементов для снижения их плотности
для легких структурных приложений, таких как AlCuSiZnFe, AlLiMgScTi, AlCuFeMnMgTi,
Al20Be20Fe10Si15Ti35 и др.
Керамические покрытия
Покрытия высоко-энтропийных сплавов, связанных с керамикой, состоят в основном
из нитридов металлов и карбидов переходных элементов. Оксиды нескольких высоко-
энтропийных сплавов, нитриды, карбиды и перовскитов материалы различными
путями, например, рассеянием магнетрона в различных атмосферах (азот, кислород,
метан и соединение азота и метана, а также водородный газ). Такие твердые
керамические высоко-энтропийные сплавные покрытия, такие составные примеси, как
O, C, N, H присутствуют в твердом растворе и проявляют высокий энтропический
эффект, для покрытия твердых керамических высокоэнтропичных сплавов, таких как
Cr, Si, Zr, используются различные керамические формирующие элементы. Такие
покрытия из высокоэнтропичных сплавов обладают превосходной поверхностной
защитной способностью с точки зрения высокой прочности, термостойкости,
антикоррозионной работы и медленной скорости диффузии. Применение барьерных,
окислительных и твёрдых радиационно-стойких покрытий на ядерных растениях.
Композитные покрытия
Композиты сыграли большую роль в разработке современных сплавов для
универсальных приложений. Производство композитов в области высокоэнтропичных
сплавов часто тестировалось для дальнейшего расширения программ HEA. Подобно
традиционным композитным материалам, высокоэнтропийные сплавные композиты
могут быть синтезированы путем закрепления матрицы высокоэнтропийных сплавов
соответствующей керамической арматурой.
За последние несколько лет было разработано несколько керамических арматур SiC,
Al2O3, WC, TiC, TiN, TiB2, NbC, которые показывают связь с твердостью, химической
устойчивостью и матричными покрытиями высокоэнтропичных сплавов. Этот
54
YANGI O'ZBEKISTON ILMIY
TADQIQOTLAR JURNALI
www.in-academy.uz
1-JILD, 13-SON (YOʻITJ)
композит, полученный с помощью лазерного покрытия, плазменно-аркового покрытия,
магнетронового напыления и др., достиг значительных успехов в покрытии
высокоэнтропичных сплавов. Металлическая арматура также применялась в
покрытиях высокоэнтропичных сплавов.
Заключение.
В этой статье описываются свойства покрытий нескольких
высокоэнтропичных сплавов, их производство и применение. Видно, что этой области
уделяется достаточное внимание улучшению поверхности материала, как показано,
свойства нитрида высокоэнтропичных сплавов, оксидные или боридные покрытия
перспективны с несколькими влиятельными показателями. Напротив, не все покрытия
высокоэнтропичных сплавов обладают хорошей или улучшенной поверхностной
защитной способностью. В связи с этим существует большая потребность в развитии
фундаментального
понятия
данного
класса
по
разработке
покрытий
высокоэнтропичных сплавов, которые могут предоставить предпочтение материалам
для последовательного продвижения.
Использованная литература
1.
Азаренков, Н. А., Соболь, О. В., Береснев, В. М., Погребняк, А. Д., Колесников, Д. А.,
Турбин, П. В., & Торяник, И. Н. (2013). Вакуумно-плазменные покрытия на основе
многоэлементных нитридов.
Металлофизика и новейшие технологии
.
2.
Комаров, Ф. Ф., Константинов, С. В., & Погребняк, А. Д. (2016, June). Влияние
высокофлюенсного ионного облучения на структуру и механические свойства
покрытий из наноструктурированных нитридов высокоэнтропийных сплавов (Ti, Hf, Zr,
V, Nb). In
Доклады Национальной академии наук Беларуси
(Vol. 59, No. 5, pp. 24-30).
3. Костюк, Г. И. (2017). Создание высокоэнтропийных нитридных нанопокрытий на
твёрдом сплаве Т12А.
Вісник Національного технічного університету ХПІ. Серія:
Технології в машинобудуванні
, (26), 14-18.
4. Симинел, Н. (2024). X Международная конференция «Materials Science and Condensed
Matter Physics 2024», посвященная 60-летию со дня основания Института
Прикладной Физики.
Электронная обработка материалов
, (5), 83-84.
5.
Kostyuk, G. I. (2018). Перспективы создания высокоэнтропийных силицидных,
нитридных, карбидных, боридных и оксидных нанопокрытий на твёрдом сплаве
т12а.
Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Технологiї в
машинобудуваннi
, (6), 84-89
.
