On advantages of X-ray schemes with orthogonal diffraction vectors for studying the structural state of ion-plasma coatings

Досліджено вплив умов електролізу при різних складах електроліту на фазоутворення і властивості покриттів, отриманих мікродуговим оксидуванням (МДО) на алюмінієвому сплаві АМг6. Для електролізу використовувалися електроліти трьох типів: лужний електроліт (розчин (КОН) в дистильованої воді), силікатний електроліт (з різним процентним вмістом Na 2 SiO 3 складової) і комплексний лужно-силікатний електроліт з вмістом рідкого скла (1÷12 г/л Na 2 SiO 3) і гідроксиду калію (1÷6 г/л КОН). Аналіз отриманих результатів показав, що вибір типу електроліту і умов протікання процесу мікродугового оксидування дозволяє в широких межах змінювати фазово-структурний стан, товщину і властивості алюмінієвого сплаву АМг6. Критерієм очікуваного в результаті мікродугового оксидування фазово-структурного стану покриттів є повнота протікання процесу γ-Al 2 O 3 →α-Al 2 O 3 перетворення при формуванні покриттів. Використання лужного електроліту не дозволяє досягти високої твердості покриття через формування γ-Al 2 O 3 фази і відсутності термодинамічних умови для переходу γ-Al 2 O 3 →α-Al 2 O 3. При використанні силікатної електроліту вдається значно підвищити швидкість росту покриття, але при цьому наявність великої питомої концентрації Si стимулює утворення муллиту і аморфноподібної фази. Використання комбінованого лужно-силікатного електроліту (з різним процентним вмістом КОН+Na 2 SiO 3) при малому вмісті (6 г/л) Na 2 SiO 3 в розчині, стимулює утворення муллиту. Це проявляється в найбільшій мірі при найменшому вмісту (1 г/л) КОН складової. При більшому вмісті (2 г/л) КОН складової, стають домінуючими процеси, які характерні для лужного електроліту. Це призводить до незавршенності реакції перетворення і утворення тільки γ-Al 2 O 3 фази. Досягнення термодинамічних умов γ-Al 2 O 3 →α-Al 2 O 3 перетворення стало можливим при збільшенні до 12 г/л питомої вмісту Na 2 SiO 3 в розчині електроліту. В цьому випадку формувалися МДО-покриття на сплаві АМг6 з найбільшою твердістю 1500 кг/мм 2 і високою електричною міцністю 12 В/мкм Ключові слова: мікродугове оксидування, лужний електроліт, силікатний електроліт, комплексний електроліт, фазовий склад, електрична міцність

Section: Materials and Methodology For Studying The Effect Of Electrolmentioning

confidence: 99%

A study of the electrolyte composition influence on the structure and properties of MAO coatings formed on AMg6 alloy

Subbotinа¹,

Sоbоl²,

Belozerov³

et al. 2020

“…The studies were carried out on a DRON-3 setup (Burevestnik, Russia) in monochromatic K α -Cu radiation. Diffraction spectra were recorded using the Bragg-Brentano reflection scheme [48]. The survey was carried out both in continuous and pointwise mode with a step of 2θ=0.1°.…”

Section: Materials and Methods For Studying The Effect Of The Type And mentioning

confidence: 99%

An experimental analysis of the influence of electrolyte compositions, current density and duration of the microarc oxidation process on the structuralphase state and properties of VT31 titanium alloy

Subbotinа

Sоbоl

Belozerov

et al. 2020

It was determined that in an electrolyte containing 1.75 g/L KOH+1 g/L Na 2 SiO 3 +2 g/L NaAlO 2 , with an increase in current density from 15 A/dm 2 to 50 A/dm 2 , the phase composition of the coating changes. In the three-phase state (aluminum titanate, rutile, and amorphous-like phase), with increasing j, instead of an amorphous-like phase, a crystalline mullite phase appears. The hardness of the coating increases from 5400 MPa to 12500 MPa. It was found that, in combination with aluminum titanate, mullite is the basis for achieving high hardness in the coating. The formation of a ceramic micro-arc oxide coating on the surface of the VT3-1 titanium alloy makes it possible to reduce the dry friction coefficient by more than 5 times to f=0.09. The effect of electrolysis conditions during micro-arc oxidation of the VT3-1 alloy (titaniumbased) on the growth kinetics, surface morphology, phase-structural state, and physical and mechanical characteristics (hardness, coefficient of friction) of oxide coatings was studied. It was found that the process in the mode of micro-arc discharges is stably implemented on the VT3-1 alloy in an alkaline (KOH) electrolyte with additions of sodium aluminate (NaAlO 2) and liquid glass (Na 2 SiO 3). This makes it possible to obtain coatings up to 250 μm thick. In this case, a linear dependence of the coating thickness on the time of the MAO process is observed. The growth rate of the coating increases with increasing current density. The highest growth rate was 1.13 μm/min. It was revealed that in an electrolyte containing 1 g/L KOH+14 g/L NaAlO 2 with an increase in the duration of oxidation from 60 to 180 minutes, the relative content of the high-temperature phase, rutile, increases. In the coatings obtained in the electrolyte 1.75 g/L KOH+1 g/L Na 2 SiO 3 +2 g/L NaAlO 2 , with an increase in the duration of the MAO process, the relative content of the amorphous-like phase decreases and the content of the crystalline phase of mullite (3Al 2 O 3. 2SiO 2)

“…To homogenize the composition, the obtained ingots were remelted 6-7 times with a cooling rate of about 50 K/s. X-ray diffraction studies of the samples were carried out on DRON-3M and DRON-4 diffractometers (IC Burevestnik, Russia) in Cu-K α radiation when scattering was recorded in a discrete recording mode with a graphite monochromator on a secondary beam [40]. The scanning step varied within D(2J)=0.01...0.05° (depending on the half-width and intensity of diffraction peaks).…”

Section: Methodology For the Synthesis Of High-entropy Alloys And Metmentioning

confidence: 99%

Determination of regularities of the influence of the elemental composition of niobiumbased alloys on their structure and properties

Sоbоl

Мейлехов

Subbotinа

et al. 2020

Методом рентгенiвської дифрактометрiї дослiджено вплив складу двох, трьох, чотирьох i п'яти елементних сплавiв на основi нiобiю на їх фазово-структурний стан, середнiй розмiр кристалiтiв i коефiцiєнт теплового розширення в iнтервалi температур +20...-170 °С. В якостi елементiв наповнення використовувалися ванадiй, тантал, гафнiй, молiбден, цирконiй, вольфрам i титан. Цi елементи або в рiвноважному-при кiмнатнiй температурi (R T =+20 °С), або в високотемпературному станах мають ОЦК кристалiчну решiтку, подiбну Nb. Встановлено, що в сплавах на основi двох, трьох, чотирьох i п'яти елементiв для використаних в роботi складiв вiдбувається формування однофазного стану з ОЦК кристалiчною решiткою твердого розчину. На структурному рiвнi вплив складу сплаву позначається на спiввiдношеннi iнтенсивностей пiкiв дифракцiї вiд рiзних площин. Для двох порядкiв дифракцiї вiд найбiльш щiльноупакованної в ОЦК решiтцi площини {110} виявлено змiну величини iнтенсивностi для другого порядку дифракцiї. У найбiльшiй мiрi зменшення вiдносної iнтенсивностi вiдбувається в бiнарних сплавах з великою невiдповiднiстю за розмiрами атомних радiусiв складових компонент. У багатоелементних сплавах спостерiгається менше падiння iнтенсивностi. Це може бути пов'язано зi зменшенням дисторсiї кристалiчної решiтки внаслiдок упорядкування елементiв, якi складають сплав. На субструктурному рiвнi склад сплаву позначається на величинi середнього розмiру кристалiтiв. Для бiнарних складiв сплавiв найбiльший ефект пов'язаний з елементами наповнення Zr i Hf, якi мають значно бiльший атомний радiус. Це призводить до зменшення середнього розмiру кристалiтiв твердого розчину сплаву до найменшого значення 11 нм (сплав NbZr) i видiленню другої фази (сплав NbHf). Встановлено, що коефiцiєнт лiнiйного теплового розширення (КТР), визначений рентгендифракцiйним методом при 2-х температурах (RT=+20 °С i Т=-170 °С), в багатоелементних сплавах перевищує значення для вихiдних елементiв. Найбiльше збiльшення КТР спостерiгається в сплавах, що мiстять 17-26 ат. % V i W (якi мають найменший атомний радiус) Ключовi слова: багатоелементний сплав, нiобiй, високоентропiйний сплав, дисторсiя, фазовий склад, коефiцiєнт теплового розширення