СТРУКТУРНО-ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ НИТРИДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНОГО СПЛАВА TiHfZrVNb СТРУКТУРНО-ФАЗОВОЕ СОСТОЯНИЕ НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫХ НИТРИДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОЭНТРОПИЙНОГО СПЛАВА TiHfZrVNb

С.В. Константинов, Ф.Ф. Комаров

Научно-исследовательское учреждение «Институт прикладных физических проблем имени А.Н. Севченко» Белорусского государственного университета,
г. Минск, Республика Беларусь

Рассмотрен и проанализирован новый класс материалов – высокоэнтропийные сплавы и покрытия на их основе. Приведено теоретическое обоснование актуальности их разработки и создания. Проведен теоретический расчет параметров высокоэнтропийного сплава TiHfZrVNb. Исследованы структурно-фазовые характеристики и морфология сформированного на основе данного сплава наноструктурированного покрытия (TiHfZrVNb)N. Теоретическая модель, предложенная для анализа характеристик однофазных высокоэнтропийных сплавов и покрытий на их основе подтверждена экспериментально.

Ключевые слова: высокоэнтропийный сплав TiHfZrVNb, наноструктурированное покрытие (TiHfZrVNb)N, структура, фазовый состав, морфология

E-mail: mymail3000@tut.by komarovF@bsu.by

1. Nanostructured high-entropy alloys with multiple principal elements: novel alloy design concepts and outcomes / J. W. Yeh [et al.]. – Advanced Engineering Materials. – 2004. – Vol. 6, № 5. – p. 299–303.
2. High-entropy alloys – a new era of exploitation // J. W. Yeh [et al.]. – Materials Science Forum. – 2007. – Vol. 560. – p. –9.
3. Murty, B. S. High-Entropy Alloys / B. S. Murty, J. W. Yeh , S. Ranganathan. – London: Elsevier, 2014. – 213 p.
4. Microstructures and properties of high-entropy Alloys / Y. Zhang [et al.]. – Progress in Materials Science. – 2014. – Vol. 61. – p. 1–93.
5. The structure and properties of high-entropy alloys and nitride coatings based on them / A.D. Pogrebnjak, A.A.  Bagdasaryan, I.V. Yakushchenko, V.M. Beresnev. – RUSS. CHEM. REV. – 2014. Vol. 83 (11). – p. 1027–1061.
6. Jinhong, P. Thermodynamic analysis for microstructure of high-entropy alloys / P. Jinhong, P. Ye. – Rare Metal Materials and Engineering. – 2013. – Vol. 42, № 2. – p. 232–237.
7. Poletti, M. G. Electronic and thermodynamic criteria for the occurrence of high entropy alloys in metallic systems / M. G. Poletti, L. Battezzati. – Acta Materialia. – 2014. – Vol. 75. – p. 297–306.
8. Empirical design of single phase high-entropy alloys with high hardness / F. Tian [et al.]. – Intermetallics. – 2015. – Vol. 58. – p. 1–6.
9. Solid-solution phase formation rules for multi-component alloys / B. Y. Zhang [et al.]. – Advanced Engineering Materials. – 2008. – Vol. 10, № 6. – p. 534–538.
10. Tsai, K.-Y. Sluggish diffusion in Co–Cr–Fe–Mn–Ni high-entropy alloys / K.-Y. Tsai, M.-H. Tsai, J.-W. Yeh. – Acta Materialia. – 2013. – Vol. 61. – p. 4887–4897.
11. Grain growth and the Hall–Petch relationship in a high-entropy FeCrNiCoMn alloy / W. H. Liu [et al.]. – Scripta Materialia. – 2013. – Vol. 68. – p. 526–529.
12. Decomposition in multi-component AlCoCrCuFeNi high-entropy alloy / S. Singh [et al.]. – Acta Materialia. – 2011. – Vol. 59. – p. 182–190.
13. An assessment on the future development of high-entropy alloys: Summary from a recent workshop / Z. P. Lu [et al.]. – Intermetallics. – 2015. – Vol. 66. – p. 67–76.
14. Tsai, M. H. Physical properties of high entropy alloys / M. H. Tsai. – Entropy. – 2013. – Vol. 15. – p. 5338–5345.
15. Preparation and characterization of AlCrTaTiZr multi-element nitride coatings / C. H. Lai [et al.]. – Surface and Coatings Technology. – 2006. – Vol. 201. – p. 3275–3280.
16. Influence of substrate temperature on structure and mechanical, properties of multi-element (AlCrTaTiZr)N coatings / C. H. Lai [et al.]. – Surface and Coatings Technology. – 2007. – Vol. 201. – p. 6993–6998.
17. Huang, P. K. Effects of nitrogen content on structure and mechanical properties of multi-element (AlCrNbSiTiV)N coating // P. K. Huang, J. W. Yeh. – Surface and Coatings Technology. – 2009. – Vol. 203. – p. 1891–1896.
18. Effects of nitrogen flow ratio on the structure and properties of reactively sputtered (AlMoNbSiTaTiVZr)Nx coatings / M. H. Tsai [et al.]. – Journal of Physics D: Applied Physics. – 2008. – Vol. 41. – p. 235402.
19. Effects of substrate temperature on the structure and mechanical properties of (TiVCrZrHf)N coatings / S.C. Liang [et al.] – Applied Surface Science. – 2011. – Vol. 257. – p. 7709–7713.
20. Takeuchi, A. Classification of bulk metallic glasses by atomic size difference, heat of mixing and period of constituent elements and its application to characterization of the main alloying element / A. Takeuchi, A. Inoue. – Materials Transactions. – 2005. – Vol. 46, № 12. – p. 2817–2829.
21. Самсонов, Г. В. Тугоплавкие соединения (справочник) 2-е изд. / Г. В. Самсонов, И. М. Виницкий. – М.: Металлургия, 1976. – 560 с.
22. Influence of high-flux ion irradiation on the structure and mechanical properties of coatings made from nanostructured nitrides of high-entropy alloys (Ti, Hf, Zr, V, Nb) / F.F. Komarov, S.V. Konstantinov, A.D. Pogrebnjak // Reports of the NAS of Belarus. – 2015. – Т. 59, № 5. – С. 24–30.
23. Radiation resistance of high-entropy nanostructured (Ti, Hf, Zr, V, Nb)N coatings / F.F. Komarov, A.D. Pogrebnjak, S.V. Konstantinov // Technical Physics, 2015, Vol. 60, No. 10, pp. 1519–1524.
24. Андриевский, Р. А. Прочность тугоплавких соединений / Р. А. Андриевский, А. Г. Ланин, Г. А. Рымашевский. – М.: Металлургия, 1974. – 232 с.
25. Microstructure, physical and chemical properties of nanostructured (Ti–Hf–Zr–V–Nb)N coatings under different deposition conditions / A. D. Pogrebnjak // Materials Chemistry and Physics. – 2014. – Vol. 147. – p. 1079–1091.
26. Pelleg, J. Reactive-sputter-deposited TiN films on glass substrates / J. Pelleg, L. Z. Zevin, S. Lungo. – Thin Solid Films. – 1991. – Vol. 197. – p. 117–128.
27. Русаков, А. А. Рентгенография металлов / А. А. Русаков. – М.: Атомиздат, 1977. – 480 с.
28. Твердые покрытия Ti–Al–N, осажденные из фильтрованной вакуумно-дуговой плазмы / В. А. Белоус [и др.]. – Физическая инженерия поверхности. – 2009. – Т. 7, Вып. 3. – С. 216–222.
29. Microstructural modification of TiN by ion bombardment during reactive sputter deposition / I. Petrov [et al.]. – Thin Solid Films. – 1989. – Vol. 169. – p. 299–314.
30. Microstructural evolution during film growth / I. Petrov [et al.]. – Journal of Vacuum Science and Technology A. – 2003. – Vol. 21, № 5. – p. S117–S128.
31. Microstructure and physical properties of polycrystalline metastable Ti0.5Al0.5N alloys grown by D.C. magnetron sputter deposition / D. Hakansson. [et al.]. – Thin Solid Films. – 1987. – Vol. 153. – p. 55–65.
32. Костржицкий, А. И. Многокомпонентные вакуумные покрытия / А. И. Костржицкий, О. В. Лебединский. – М.: Машиностроение, 1987. – 208 с.
33. Вакуумно-дуговые устройства и покрытия / А. А. Андреев [и др.]. – Харьков: ННЦ ХФТИ, 2005. – 236 с.


Образец цитирования для русскоязычных изданий:
Константинов, С.В. Структурно-фазовое состояние наноструктурированных нитридных покрытий на основе высокоэнтропийного сплава TiHfZrVNb / С.В. Константинов, Ф.Ф. Комаров // Современные методы и технологии создания и обработки материалов : сб. научных трудов. В 3 кн. Кн. 1. Материаловедение / редкол.: А. В. Белый (гл. ред.) [и др.]. — Минск: ФТИ НАН Беларуси, 2018. — С. 94–107.
Образец цитирования для международных изданий:
Konstantinov S. V., Komarov F. F. Strukturno-fazovoe sostoyanie nanostrukturirovannyh nitridnyh pokrytij na osnove vysokoehntropijnogo splava TiHfZrVNb [Structural-phase state of nanostructured nitride coatings based on the highly entropy alloy TiHfZrVNb]. Collection of scientific papers, Minsk, FTI NAN Belarusi [PTI NAS Belarus], A.V. Byeli (ed.), 2018, vol. 1, pp. 94–107. (in Russian)


СКАЧАТЬ СТАТЬЮ