References

npe

Ядерная физика и инжиниринг

Nuclear Physics and Engineering

2079-56292079-5637

МИФИ

10.56304/S207956292301013X

npe-338

Research Article

Перспективные конструкционные материалы

Promising Structural Materials

СРАВНИТЕЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА И СТРУКТУРЫ МИШЕНИ-КАТОДА (ZrSi2–ZrB2–MoSi2)/Cr И ПОКРЫТИЙ, ПОЛУЧАЕМЫХ С ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МЕТОДАМИ DCMS И HIPIMS

Comparative Study of the Composition and Structure of the Target (ZrSi2–ZrB2– MoSi2)/Cr and Coatings Formed Using Them by the DCMS and HIPIMS Methods

Кирюханцев-Корнеев

Ф. В.

Kiryukhantsev-Korneev

Ph. V.

kiruhancev-korneev@yandex.ru

Сытченко

А. Д.

Sytchenko

А. D.

Потанин

А. Ю.

Potanin

А. Yu.

Рупасов

С. И.

Rupasov

S. I.

Швындина

Н. В.

Shvyndina

N. V.

Левашов

Е. А.

Levashov

Е. А.

Университет науки и технологий МИСИС, Москва, 119049 РоссияРоссияNational University of Science and Technology “MISIS”, Moscow, 119049 RussiaRussian Federation

National University of Science and Technology “MISIS”, Moscow, 119049 RussiaRussian Federation

2024

14092024

152109115

2024

Кирюханцев-Корнеев Ф.В., Сытченко А.Д., Потанин А.Ю., Рупасов С.И., Швындина Н.В., Левашов Е.А.

Kiryukhantsev-Korneev P.V., Sytchenko А.D., Potanin А.Y., Rupasov S.I., Shvyndina N.V., Levashov Е.А.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://npe.elpub.ru/jour/article/view/338

Настоящая работа посвящена получению керамической мишени (ZrSi2–ZrB2–MoSi2)/Cr методом горячего прессования продуктов самораспространяющегося высокотемпературного синтеза и осаждению покрытий в системе Zr–Si–Mo–B методами магнетронного распыления на постоянном токе и высокомощного импульсного магнетронного распыления. Проведены исследования состава и структуры исходных порошковых смесей, СВС-продуктов, двухслойной функционально-градиентной мишени и осажденных при ее распылении покрытий. Показано, что разработанная мишень (ZrSi2–ZrB2–MoSi2)/Cr может успешно применяться для получения покрытий с плотной однородной бездефектной структурой, в том числе при высоких энергетических режимах распыления, пиковом токе 50 А и пиковой мощности 50 кВт.

This work is devoted to the production of a ceramic target (ZrSi2–ZrB2–MoSi2)/Cr by hot pressing of products of self-propagating high-temperature synthesis and deposition of coatings in the Zr–Si–Mo–B system by DC magnetron sputtering and high-power pulsed magnetron sputtering. The composition and structure of the initial powder mixtures, SHS products, a two-layer functionally graded target, and coatings deposited during its sputtering have been studied. It is shown that the developed target (ZrSi2–ZrB2–Mo–Si2)/Cr can be successfully used to obtain coatings with a dense homogeneous defect-free structure, including at high-energy sputtering regimes, peak current of 50 A, and peak power of 50 kW.

дисилициды циркония и молибденасамораспространяющийся высокотемпературный синтезгорячее прессованиемагнетронное распылениеHIPIMSмишени и покрытиясостав и структура

zirconium and molybdenum disilicidesself-propagating high-temperature synthesishot pressingmagnetron sputteringHIPIMStargets and coatingscomposition and structure

Работа выполнена при поддержке Российско- го научного фонда (проект № 23-49-00141).

This work was supported by the Russian Science Foundation, project no. 23-49-00141

References1

Mark M.O., Inna G.T., Eric J.W., James A.Z., Samuel J.C. // J. Eur. Ceram. Soc. 1999. V. 19. P. 2405−2414.

Niu Y., Wang H., Li H., Zheng X., Ding C. // Ceram. Int. 2013. V. 39. P. 9773–9777.

Yeom H., Maier B., Mariani R. // J. Mater. Res. 2016. V. 31. P. 3409–3419.

Liu F., Li H., Gu S., Yao X., Fu Q. // Ceram. Int. 2018. V. 44. P. 6619–6625.

Liu F., Li H., Gu S., Yao X., Fu Q. // Ceram. Int. 2018. V. 44. P. 15065–15071.

Grigoriev O.N., Galanov B.A., Lavrenko V.A., Panasyuk A.D., Ivanov S.M., Koroteev A.V., Nickel K.G. // J. Eur. Ceram. Soc. 2010. V. 30. P. 2397–2405.

Zhang C., You J., Chen H., Zeng H., Jiang G. // J. Chinese Ceram. Soc. 2006. V. 34 (10). P. 1172–1176.

Зиновьева М.В. Разработка гетерофазных сплавов для защиты композиционных материалов от воздействия высокоэнтальпийных потоков окислительного газа: дис. к.т.н. 05.16.06. Москва. 2022.

Wang M., Wang C.-A, Zhang X. // Mater. Des. 2012. V. 34. P. 293–297.

Sha J.J., Li J., Wang S.H., Wang Y.C., Zhang Z.F., Dai J.X. // Mater. Des. 2015. V. 75. P. 160–165.

Silvestroni L., Meriggi G., Sciti D. // Corros. Sci. 2014. V. 83. P. 281–291.

Friák M., Holec D., Šob M. // J. Alloys Compd. 2018. V. 746. P. 720–728.

Petrovic J.J. // Mater. Sci. Eng. 1995. V. 192–193. P. 31–37.

Astapov A.N., Pogozhev Yu.S., Prokofiev M.V., Lifanov I.P., Potanin A.Yu., Levashov E.A., Vershinnikov V.I. // Ceram. Int. 2019. V. 45. P. 6392–6404.

Yeom H., Maier B., Mariani R., Bai D., Fronek S., Xu P., Sridharan K. // Surf. Coat. Technol. 2017. V. 316. P. 30–38.

Kim J.J., Kim H.G., Ryu H.J. // Surf. Coat. Technol. 2020. V. 52. P. 2054–2063.

Yeom H., Lockh P.C., Mariani R., Xu P., Corradini M., Sridharan K. // J. Nucl. Mater. 2018. V. 499. P. 256–267.

Wang L., Fu Q., Zhao F., Zhao Z. // Surf. Coat. Technol. 2018. V. 347. P. 257–269.

Lifanov I.P., Astapov A.N., Terentieva V.S. // J. Phys. Conf. Ser. 2020. V. 1713. P. 012025.

Zhou L., Fu Q., Huo C., Wang Y., Tong M. // Ceram. Int. 2018. V. 44. P. 14781–14788.

Liu F., Li H., Gu S., Yao X., Fu Q. // Ceram. Int. 2018. V. 44 (6). P. 6619–6625.

Astapov A.N., Zhestkov B.E., Pogozhev Yu.S., Zinovyeva M.V., Potanin A.Yu., Levashov E.A. // Corros. Sci. 2021. V. 189. P. 109587.

Hseih W.Y., Chen L.J. // J. Appl. Phys. 1994. V. 76. P. 278–284.

Gudmundsson J.T. // Plasma Sources Sci. Technol. 2020. V. 29. P. 113001.

Kub P.T., Gudmundsson J.T., Lundin D. // J. Appl. Phys. 2020. V. 121. P. 223–263.

Кирюханцев-Корнеев Ф.В., Яцюк И.В. // Ядерная физика и инжиниринг. 2019. Т. 10 (6). С. 527−530. [Kiryukhantsev-Korneev F.V., Yatsyuk I.V. // Phys. At. Nucl. 2019. V. 82. P. 1437–1440].

Kiryukhantsev-Korneev F.V., Lemesheva M.V., Shvyndina N.V., et al. // Prot. Met. Phys. Chem. Surf. 2018. V. 54. P. 1147–1156.

Kiryukhantsev-Korneev P., Sytchenko A., Pogozhev Y., Vorotilo S., Orekhov A., Loginov P., Levashov E. // Materials. 2021. V. 14. P. 1932.

Kiryukhantsev-Korneev P.V., Sytchenko A.D., Loginov P.A., Orekhov A.S., Levashov E.A. // Coatings. 2022. V. 12. P. 1570.

Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Sytchenko A.D., Sviridova T.A., Sidorenko D.A., Andreev N.V., Klechkovskaya V.V., Polčak J., Levashov E.A. // Surf. Coat. Technol. 2022. V. 442. P. 128141.

Kiryukhantsev-Korneev F.V. // Russ. J. Non-Ferr. Met. 2014. V. 55. P. 494–504.

Monteverde F. // J. Mater. Sci. 2008. V. 43. P. 1002–1007.

Chamberlain A.L., Fahrenholtz W.G., Hilmas G.E. // J. Eur. Ceram. Soc. 2009. V. 29. P. 3401–3408.

Grohsmeyer R.J., Silvestroni L., Hilmas G.E. // J. Eur. Ceram. Soc. 2019. V. 39 (6). P. 1939–1947.

Harrington G.J.K., Hilmas G.E., Fahrenholtz W.G. // J. Am. Ceram. Soc. 2013. V. 96. P. 3622–3630.

Ghailane A., Makha M., Larhlimi H. // Mater. Lett. 2020. V. 280. P. 128540.

Lundin D., Sarakinos K. // J. Mater. Res. 2012. V. 27. P. 780–792.

Shtansky D.V., Kiryukhantsev-Korneev Ph.V., Bashkova I.A., et al. // Int. J. Refract. Hard. Met. 2010. V. 28. P. 32–39.

Bondarev A.V., Vorotilo S., Shchetinin I.V., et al. // Surf. Coat. Technol. 2019. V. 359. P. 342–353.

Lange A., Braun R., Heilmaier M. // Intermetallics. 2014. V. 48. P. 19–27.

Bahr A., Richter S., Hahn R., et al. // J. Alloys Compd. 2023. V. 931. P. 167532.

Liu J., Li J., Wu J., et al. // Nanoscale Res. Lett. 2019. V. 14. P. 154.

Alami J., Sarakinos K., Mark G., et al. // Appl. Phys. Lett. 2006. V. 89. P. 154104.

Samuelsson M., Lundin D., Jensen J., et al. // Surf. Coat. Tech. 2010. V. 205. P. 591–596.

Isaac Asempah, Junhua Xu, Lihua Yu, Lei Wang // Ceram. Int. 2019. V. 45. P. 19395–19403.

Xie Z.-W., Wang L.-P., Wang X.-F., et al. // T. Nonferr. Metal. Soc. 2011. V. 21. P. 476–482.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.