Диссертация (1025465), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Путем изучения влияния условий анодирования порошкового сплаваTi-40вес.%Al на кинетику роста оксидных пленок во фторсодержащем водномэлектролите(10%H2SO4+0.15%HF)установлено,чтооптимальнымдляформирования саморганизованной нанопористой структуры является применениегальваностатического режима при плотности тока ja=0.2 мА/см2. Показано, чтопри оптимальных условиях на поверхности микрочастиц порошка формируетсяпористая оксидная пленка толщиной порядка 350 нм и эффективным диаметромосновных пор <dп>= (70±10) нм. Химический состав оксидной пленкипредставлен в основном Al, Ti, O, а ее структура соответствует совокупности TiO2и Al2O3 в соотношении, близком 1:1.2.
Анодирование порошкового сплава Ti-40вес.%Al в вольтстатическомрежиме при Ua=60B в органическом фторсодержащем электролите С2О2Н6 +0.25% NH4F, приводит к росту на поверхности рентгеноаморфной нанопористойоксидной пленки гетерогенного состава с размерами пор в диапазоне от 40 до80 нм, толщиной до 1 мкм.3. Впервые показано, что в результате термического воздействия в вакуумеи на воздухе при Т=1093 К происходит кристаллизация аморфной нанопористойоксидной пленки, сформированной на порошковом сплаве Ti-40вес.%Al вофторсодержащих электролитах. При этом сохраняется присущее оксидной пленкестроение, характеризуемое наличием регулярно расположенных пор с диаметрамив диапазоне 30-70 нм.4. Установлено, что фазовый состав отожженных на воздухе аноднооксидных пленок отвечает смеси кристаллических диоксидов титана (анатаза ирутила), оксидов алюминия (α- и γ-Al2O3), присутствует оксидная керамикаAl2TiO5 и следы Ti2O3.
Тогда как, отжиг в вакууме приводит к преобразованиюрентгеноаморфнойоксиднойпленкивмногофазнуюкристаллическую,представленную совокупностью нанокристаллитов анатаза, оксидов алюминия(α- и γ-Al2O3) с присутствием черных оксидных форм TiO и Ti2O3.1385. Впервые установлен факт уменьшения оптической ширины запрещеннойзоны (Eg~2.5 эВ) для рентгеноаморфного оксида гетерогенного состава,сформированного на порошковом сплаве Ti-40вес.%Al, по сравнению ссоответствующей величиной, характерной для диоксида титана (Eg~3.4 эВ).6. Показано, что гетерогенные нанопористые оксидные пленки, полученныена порошковом сплаве Ti-40вес.%Al, проявляют фотокаталитическую активностьпод действием электромагнитного излучения видимого диапазона: λ~500-560 нм.7.Установленаустойчиваятенденцияуменьшенияконцентрацииметилового оранжевого в присутствии отожженных анодно-оксидных пленокпорошкового сплава Ti-Al при засветке как в УФ, так и видимом диапазоне.8.
Полученные в данной работе результаты исследований нанопористыхоксидных пленок гетерогенного состава, сформированных анодированиемжаропрочногопорошковогосплаваTi-40вес.%Al,свидетельствуютоперспективности применения анодного наноструктурирования для полученияфотокаталитически активных порошковых материалов с расширенным довидимого света спектральным диапазоном поглощения.139Список сокращенийАОА–Анодный оксид алюминияАОП–Анодная оксидная пленкаАСМ–Атомно-силовая микроскопияВСР–Вольтстатический режимВЗ–Валентная зонаГСР–Гальваностатический режимЗЗ–Запрещенная зонаЗП–Зона проводимостиИКФС–Инфракрасная Фурье-спектроскопияМЗК–Метод зонда КельвинаМО–Метиловый оранжевыйНТАОТ –Нанотрубчатый анодный оксид титанаОКР–Область когерентного рассеянияПЭМ–Просвечивающая электронная микроскопияПЭО–Плазменно-электролитическое оксидированиеРСА–Рентгеноструктурный анализРЭС–Рентгеноэлектронная спектроскопияСЭМ–Сканирующая электронная микроскопияЭДСА–Энергодисперсионный рентгеновский анализ электронов140Литература1.Lee W., Park S.-J.
Porous Anodic Aluminum Oxide: Anodization and TemplatedSynthesis of Functional Nanostructures // Chem. Rev. 2014. V. 15. P. 1487−1556.2.Наноструктурированиеповерхностиметалловисплавов.Часть2.Наноструктурированные анодно-оксидные пленки на Ti и его сплавах/ К.В. Степанова [и др.] // Конденсированные среды и межфазные границы.2016.
Т. 18, № 1. С. 6−27.3.Self-organized porous and tubular oxide layers on TiAl alloys / H. Tsuchiya [etal.] // Electrochem. Comm. 2007. V. 9. P. 2397–2402.4.Berger S., Tsuchiya H., Schmuki P. Transition from Nanopores to Nanotubes:Self-Ordered Anodic Oxide Structures on Titanium/Aluminides. // Chem. Mater.2008. V. 20. P. 3245–3247.5.Ильин А.А., Колачев Б.А., Полькин И.С.
Титановые сплавы. Состав,структура, свойства. М.: ВИЛС-МАТИ, 2009. 520 с.6.Properties of Disorder-Engineered Black Titanium Dioxide Nanoparticlesthrough Hydrogenation / X. Chen [et al.] // Scientific Reports. 2013. V 3,№ 1510. P. 1–7.7.Гуляев А.П. Металловедение. Учебник для вузов 6-е изд., перераб. и доп.М.: Металлургия, 1986. 544 с.8.Yang M.-R., Wu S.-K. Oxidation resistance improvement of TiAl intermetallicsusing surface modification // Bulletin of the College of Engineering. N.T.U.2003.
№. 89. Р. 3–19.9.Leyens C., Peters M. Titanium and Titanium Alloys. Fundamentals andApplications. Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2003. 532 p.10. Клинов И.Я. Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкиематериалы. М.: Машиностроение, 1967. 468 с.11. Dimiduk D.M. Gamma titanium aluminide alloys—an assessment within thecompetition of aerospace structural materials // Materials Science andEngineering. 1999. V. A263. P. 281–288.14112. Имаев В.М., Имаев Р.М., Оленева Т.И.
Современное состояние исследованийи перспективы развития технологий интерметаллидных γ-TiAl сплавов// Письма о материалах. 2011. Т. 1. С. 25–31.13. Morris D.G., Muñoz-Morris M.A. Intermetallics: past, present and future // Rev.Meted. 2005. V. Extr. P. 498–501.14. Gegner J. Tribology - Fundamentals and Advancements. Croatia: InTech, 2013.330 p.15. Sieniawski J., Ziaja W. Titanium Alloys - Advances in Properties Control.Croatia: InTech, 2013.
156 p.16. Titanium in Medicine / Brunette D.M. [et al.] Berlin: Springer, 2001. 1005 p17. Imam M.A., Fraker A.C. Titanium Alloys as Implant materials // ASTM SpecialTehnical Publications 1272. 1996. Р. 3–17.18. Palanuwech M. The fatigue resistance of commercially pure titanium (grade II),titanium alloy (Ti6Al7Nb) and conventional cobalt-chromium cast clasps:diss. … Dr.
Med. Munich. 2003. 106 p.19. Kim Y.W. Ordered Intermetallic Alloys, Part III: Gamma Titanium Aluminides// JOM. 1994. P. 30–39.20. Sauthoff G. Intermetallics // Ullmann’s encyclopedia of industrial chemistry.Weinheim: WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2012. V. 19. P. 393–423.21. Appel F., Paul J.D.H., Oehring M.
Gamma Titanium Aluminide Alloys: Science andTechnology. Weinheim: Willey-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2011. 745 p.22. Диаграммы состояния двойных металлических систем: Справочник. В 3-х т. Т.1 / Под общ.редакцией Н.П.Лякишева. М.: Машиностроение,1996. С. 225–227.23. Schuster J.C., Palm M. Reassessment of the binary Aluminum-Titanium phasediagram // Journal of Phase Equilibria and Diffusion. 2006.
V. 27 (3). P. 255–277.24. Шанк Ф. Структуры двойных сплавов. М.: Металлургия, 1973. 760 с.25. Хансен М., Андерко К. Структуры двойных сплавов. М.: Металлургиздат,1962. Т. 1. 608 с.26. Анциферова И.В. Порошковые титановые материалы // Вестник ОГУ. 2004.№ 2. С. 198–202.14227. Получение методом порошковой металлургии МАХ-фаз системы Ti-Al-N/ М.А. Теслина [и др.] // Вопросы материаловедения.
2015. № 1 (81). С. 52–59.28. Использованиеалюминидовтитанадлясозданияэлектроискровыхпокрытий / С.А. Пячин [и др.] // Известия вузов. Наноструктурированныематериалы и функциональные покрытия. № 1. 2015. С. 55–61.29. Получение алюминидов титана методом спекания в вакууме и исследованиеих микроструктуры / Т.Б. Ершова [и др.] // Хим.
технология. 2014. № 12.С. 710–714.30. Srivastava S. Microstructural characterization of the γ-TiAl alloy samplesfabricated by direct laser fabrication rapid prototype technique // Bull. Mater. Sci.2002. V. 25, № 7. P. 619–633.31. Franzén S.F., Karlsson J. γ-Titanium Aluminide Manufactured by Electron BeamMelting. An Investigation of Microstructural Behavior and Related MechanicalProperties for Aerospace Applications // Diploma work.
2010. № 37. 89 p.32. Получение интерметалида γ-TiAl методом СВС-прессования / В.Л. Кванин[и др.] // Неорганические материалы. 2008. Т. 44, № 11. С. 1327–1331.33. Fabrication of Ti–Al Micro/Nanometer-Sized Porous Alloys through theKirkendall Effect / Y. He [et al.] // Adv. Mater. 2007. V.
19. P. 2102–2106.34. Das K., Choudhury P., Das S. The Al-O-Ti (Aluminum-Oxygen-Titanium)System // Journal of Phase Equilibria. 2002. V. 23, № 6. Р. 525–536.35. Reactions and phase relations in the Ti-AI-O system / X.L. Li [et al.] // Actametal. mater.
1992. V. 40, № 11. Р. 3149–3157.36. Locci I.E., Brady M.P., Smialek J.L. Long Term Oxidation of Model and EngineeringTiAl Alloys // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 2001. V. 646. Р. N5.50.1–50.6.37. Influence of Nb Ion Implantation on the Oxidation Behavior of TiAl underthermal Cycle Conditions / S. Taniguchi [et al.] // Mat. Scie. Eng. 1998. V. A 249.P. 223–232.38. Grob M., Kolarik V., Rahmel A. Very Long Term Oxidation of TitaniumAluminides Investigated // Oxi. Met. 1997.
V. 48. P. 171–184.14339. Avila M. A. In situ initial oxidation of Ti45Al44Nb11 and TiAl44 alloys investigatedby surface analyses: master of physics. University of Texas. 2001. 72 p.40. АванесянТ.Г.Особенностивысокотемпературногоокисленияимикродугового оксидирования сплавов на основе γ-TiAl: дис. … канд. хим.наук. Москва. 2014. 158 с.41. Taniguchi S., Tachikawa Y., Shibata T. Influence of oxygen partial pressure onthe oxidation behaviour of TiAl at 1300 K // Materials Science and Engineering.1997. V. A232. P. 47–54.42.
Shida Y., Anada H. The Effect of Various Ternary Additives on the OxidationBehavior of TiAl in High-Temperature Air // Oxidation of Metals. 1996. V. 45.Nos. 1/2. P. 197–219.43. Wefers K., Misra C. Oxides and Hydroxides of Aluminum. Pittsburgh: AlcoaLaboratories, Aluminum Company of America, 1987. 100 p.44. Structural Properties and Surface Characteristics on Aluminum Oxide Powders/ T. Shirai [et al.] // Annual Report of the Ceramics Research Laboratory NagoyaInstitute of Technology. 2009. V. 9.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
