Synthesis of the Fe–Cr–Al–Zr Surface Alloy with an Amorphous Transition Layer

Abstract

A two-layer Fe-Cr-Al-Zr surface alloy was synthesized on a zirconium substrate by magnetron sputtering and subsequent low-energy high-current electron-beam (LEHCEB) processing. Thicknesses of the top Fe69Cr20Al11 (at.%) relatively large-grained (~1 µm) and transition Fe-Zr Cr-Al amorphous layers were about 0.7 and 0.6 µm, respectively. In turn, the amorphous layer consisted of two Fe64-54Zr8-22Cr21-17Al8-7 and Fe40-16Zr42-78Cr12-4Al6-2 (at.%) sublayers, differing in both zirconium and iron concentrations in wide ranges, which were separated by another nanocrystalline interlayer. The Fe-Cr-Al-Zr surface alloy serve as a diffusion barrier, preventing interaction of the zirconium substrate with oxygen from an environment. It was thermally stable up to ≈1173 K.

Комплексная Электронно-Ионно-Плазменная Обработка Силумина

“…Для формирования в поверхностных слоях материалов неравновесных многофазных состояний, которые обеспечивают существенное улучшение эксплуатационных характеристик изделий, а порой их уникальные свойства, применяется комбинированная электронно-ионно-плазменная обработка материалов [1][2][3][4][5][6]. Она может включать азотирование поверхностного слоя (толщиной от единиц до сотен микрометров), осаждение тонкого (~0,1-1 мкм) твердого или сверхтвердого (≥40 ГПа) покрытия и воздействие на поверхность электронным пучком (выглаживание рельефа поверхности, миксинг системы покрытие/подложка, вплавление твердого покрытия в более легкоплавкую подложку) [7][8][9][10][11][12][13]. Причем все эти операции можно проводить в различной последовательности и в разном количестве, что может привести к новым, ранее неполученным со-стояниям материала и сочетаниям свойств [13][14][15][16][17].…”