А. А. Лепешев пЛАзменное нАпыЛение Аморфных и нАнокристАЛЛических мАтериАЛов - в - - в - - - я а – х - - - Монография Научно-образовательный центр ЮНЕСКО А. А. <...> Лепешев Плазменное напыление аморфных и нанокристаллических материалов Министерство образования и науки Российской Федерации Сибирский федеральный университет Российская академия наук (Сибирское отделение) Красноярский научный центр А. А. Лепешев ПЛАЗМЕННОЕ НАПЫЛЕНИЕ АМОРФНЫХ И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ Монография Красноярск СФУ 2013 1 УДК 539.213 ББК 22.371.24 Л481 Р е ц е н з е н т В. Ф. Шабанов, академик, председатель КНЦ СО РАН Лепешев, А. <...> Л481 Плазменное напыление аморфных и нанокристаллических материалов : монография / А. А. Лепешев. <...> Описаны теплофизические особенности высокоскоростной закалки расплава при формировании материалов с неравновесной структурой. <...> Основные принципы и способы высокоскоростной закалки расплава при плазменном распылении…………. <...> ФОРМИРОВАНИЕ АМОРФНЫХ И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАПЫЛЕНИИ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ ПМ–М……. <...> КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ НА ОСНОВЕ СПЛАВА AL–CU–FE: ФАЗОВЫЙ СОСТАВ, СТРУКТУРА И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 110 3.1. <...> Магнитные и резонансные свойства аморфных и нанокристаллических ферритовых композиций. <...> Особенности напыления, структура и магнитные свойства ферритовых покрытий…. <...> Вследствие этого аморфные сплавы имеют форму частиц, проволок, пленок, лент и полос, а их толщина в направлении основного теплоотвода, как правило, не превышает 40–60 мкм. <...> К сожалению, до сих пор не удается получать аморфные сплавы в виде массивных материалов, из которых можно было бы изготовить более сложные конструкции, чем из тонких лент» [1]. <...> Высокие температуры плазменной струи (до 104 К) позволяют проводить распыление широкого круга материалов, в том числе оксидов и тугоплавких соединений. <...> Кроме того, при обеспечении необходимых условий напыления аморфных и нанокристаллических сплавов <...>
Плазменное_напыление_аморфных_и_нанокристаллических_материалов.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
Сибирский федеральный университет
Российская академия наук (Сибирское отделение)
Красноярский научный центр
А. А. Лепешев
ПЛАЗМЕННОЕ НАПЫЛЕНИЕ
АМОРФНЫХ
И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Монография
Красноярск
СФУ
2013
1
Стр.3
УДК 539.213
ББК 22.371.24
Л481
Р е ц е н з е н т В. Ф. Шабанов, академик, председатель КНЦ СО РАН
Лепешев, А. А.
Л481
Плазменное напыление аморфных и нанокристаллических материалов
: монография / А. А. Лепешев. – Красноярск : Сиб. федер.
ун-т, 2013. – 224 с.
ISBN 978-5-7638-2803-0
Рассмотрена физикохимия процессов формирования аморфных и нанокристаллических
материалов при плазменном напылении. Описаны теплофизические
особенности высокоскоростной закалки расплава при формировании материалов
с неравновесной структурой. Предложена критериальная оценка структурного
состояния напыляемых слоев. Особое внимание уделено комплексным
исследованиям структурного состояния и физико-химических свойств широкого
спектра соединений металлов (Fe–B, Co–Fe–Ni–B–Si, Al–Fe–Cu) и керамик
(ферритов и композиций на их основе, высокотемпературных сверхпроводников).
Приведены примеры практического применения напыленных аморфных
и нанокристаллических материалов.
Предназначена для научных работников и инженеров, специализирующихся
в области физики конденсированного состояния, получения аморфных
и нанокристаллических материалов, и может быть рекомендована для магистрантов
и аспирантов физических и физико-технических специальностей.
УДК 539.213
ББК 22.371.24
ISBN 978-5-7638-2803-0
2
© Сибирский федеральный
университет, 2013
Стр.4
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………. 5
Глава 1. ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИЕ И КИНЕТИЧЕСКИЕ
ОСОБЕННОСТИ ПОЛУЧЕНИЯ АМОРФНЫХ
И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАПЫЛЕНИИ...................................... 9
1.1. Основные принципы и способы высокоскоростной
закалки расплава при плазменном распылении…………. 10
1.2. Анализ тепловых процессов при высокоскоростном
охлаждении капель расплава……………………………… 19
1.3. Условия формирования аморфных
и нанокристаллических фаз
при послойном напылении материала………………….. 31
1.4. Особенности кристаллизации аморфных сплавов
при высокоскоростном нагреве…………............................ 40
Глава 2. ФОРМИРОВАНИЕ АМОРФНЫХ
И НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПОКРЫТИЙ
ПРИ ПЛАЗМЕННОМ НАПЫЛЕНИИ
МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СПЛАВОВ СИСТЕМЫ ПМ–М……... 50
2.1. Экспериментальное исследование теплового состояния
напыляемых покрытий…………..………………………… 51
2.2. Морфологические особенности
и магнитные свойства покрытий………………………… 58
2.3. Анализ технологических этапов изготовления аморфных
и нанокристаллических покрытий
методами магнитоструктурного анализа ……………….. 76
2.4. Эффективные эксплуатационные магнитные параметры
пористых напыленных покрытий из аморфных
и нанокристаллических материалов……………………… 90
2.5. Экранирующие покрытия на основе аморфных
и нанокристаллических магнитных сплавов……………. 97
2.6. Композитные магнитодиэлектрики на основе
аморфных и нанокристаллических сплавов …………. 103
3
Стр.5
Глава 3. КВАЗИКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ ПОКРЫТИЯ
НА ОСНОВЕ СПЛАВА AL–CU–FE: ФАЗОВЫЙ СОСТАВ,
СТРУКТУРА И ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА 110
3.1. Получение и анализ исходных порошков..……………… 111
3.2. Морфологические особенности квазикристаллических
покрытий, полученных плазменным напылением…….… 117
3.3. Структура, фазовый и химический состав
квазикристаллических покрытий………………..…….….. 120
3.4. Физико-механические свойства квазикристаллических
покрытий на основе Al–Cu–Fe, полученных
плазменным напылением………………………………… 126
Глава 4. СТРУКТУРА И МАГНИТНЫЕ СВОЙСТВА
БЫСТРОЗАКАЛЕННЫХ ФЕРРИТОВ И КОМПОЗИЦИЙ
НА ИХ ОСНОВЕ……….……………………………………… 134
4.1. Морфологические, структурные и фазовые изменения
ферритов при плазменном распылении.………………….. 135
4.2. Структурное разупорядочение и магнитное состояние
ферритов-шпинелей после высокоскоростной закалки….. 145
4.3. Магнитные и резонансные свойства аморфных
и нанокристаллических ферритовых композиций............. 158
4.4. Особенности напыления, структура
и магнитные свойства ферритовых покрытий….……….. 168
4.5. Мишени ионно-плазменного распыления ………………. 177
4.6. Спекание аморфных и нанокристаллических
ферритовых порошков…………………………….………. 182
4.7. Постоянные магниты на основе феррита бария
с повышенными эксплуатационными характеристиками 190
4.8. Сверхпроводящие керамические покрытия,
полученные плазменным напылением …………………… 196
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…...…………………………………………… 208
4
Стр.6