Дисперсные и слоистые объемные нанокристаллические материалы на основе меди и молибдена. Структура, свойства, технология, применение. Сообщение 1. Структура и фазовый состав
Рассмотрены фазовый состав и особенности формирования структуры трех типов (дисперсно-упрочненных, микрослойных с толщиной чередующихся слоев меди и молибдена от 1 до 10 мкм и объемных нанокристаллических с толщиной чередующихся слоев меньше 0,5 мкм) конденсированных из паровой фазы композиционных м...
Gespeichert in:
| Datum: | 2018 |
|---|---|
| Hauptverfasser: | , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2018
|
| Schriftenreihe: | Современная электрометаллургия |
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160577 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Дисперсные и слоистые объемные нанокристаллические материалы на основе меди и молибдена. Структура, свойства, технология, применение. Сообщение 1. Структура и фазовый состав / Н.И. Гречанюк, В.Г. Гречанюк // Современная электрометаллургия. — 2018. — № 1 (130). — С. 42-53. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-160577 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-1605772025-02-23T20:25:48Z Дисперсные и слоистые объемные нанокристаллические материалы на основе меди и молибдена. Структура, свойства, технология, применение. Сообщение 1. Структура и фазовый состав Дисперсні і шаруваті об’ємні нанокристалічні матеріали на основі міді та молібдену. структура, властивості, технологія, застосування. Повідомлення 1. Структура і фазовий склад Dispersed and laminar volumetric nanocrystal materials.on base of copper and molybdenum. Structure, properties, technology, application. Information 1. Structure and phase composition Гречанюк, Н.И. Гречанюк, В.Г. Новые материалы Рассмотрены фазовый состав и особенности формирования структуры трех типов (дисперсно-упрочненных, микрослойных с толщиной чередующихся слоев меди и молибдена от 1 до 10 мкм и объемных нанокристаллических с толщиной чередующихся слоев меньше 0,5 мкм) конденсированных из паровой фазы композиционных материалов на основе меди и молибдена толщиной от 0,8 до 5,0 мм, полученных при температурах подложки 700 и 900 ºС. Розглянуто фазовий склад і особливості формування структури трьох типів (дисперсно-зміцнених, мікрошаруватих з товщиною перемінних шарів, міді і молібдену від 1 до 10 мкм і об’ємних нанокристалічних з товщиною перемінних шарів менше 0,5 мкм) конденсованих з парової фази композиційних матеріалів на основі міді та молібдену товщиною від 0,8 до 5,0 мм, отриманих при температурах підкладки 700 і 900 ºС. Considered are the phase composition and peculiarities of formation of structure of three types (dispersion-hardened one, microlayer one with a thickness of alternating layers of copper and molybdenum from 1 up to 10 μm and volumetric nanocrystalline one with thickness of alternating layers of less than 0.5 μm), condensed from the vapor phase of composite materials on the base of copper and molybdenum from 0.8 up to 5.0 mm thickness, produced at substrate temperatures of 700 and 900 ºС. 2018 Article Дисперсные и слоистые объемные нанокристаллические материалы на основе меди и молибдена. Структура, свойства, технология, применение. Сообщение 1. Структура и фазовый состав / Н.И. Гречанюк, В.Г. Гречанюк // Современная электрометаллургия. — 2018. — № 1 (130). — С. 42-53. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. 0233-7681 DOI: dx.doi.org/10.15407/sem2018.01.06 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160577 669.187.826.002.6 ru Современная электрометаллургия application/pdf Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Russian |
| topic |
Новые материалы Новые материалы |
| spellingShingle |
Новые материалы Новые материалы Гречанюк, Н.И. Гречанюк, В.Г. Дисперсные и слоистые объемные нанокристаллические материалы на основе меди и молибдена. Структура, свойства, технология, применение. Сообщение 1. Структура и фазовый состав Современная электрометаллургия |
| description |
Рассмотрены фазовый состав и особенности формирования структуры трех типов (дисперсно-упрочненных, микрослойных с толщиной чередующихся слоев меди и молибдена от 1 до 10 мкм и объемных нанокристаллических с толщиной чередующихся слоев меньше 0,5 мкм) конденсированных из паровой фазы композиционных материалов на основе меди и молибдена толщиной от 0,8 до 5,0 мм, полученных при температурах подложки 700 и 900 ºС. |
| format |
Article |
| author |
Гречанюк, Н.И. Гречанюк, В.Г. |
| author_facet |
Гречанюк, Н.И. Гречанюк, В.Г. |
| author_sort |
Гречанюк, Н.И. |
| title |
Дисперсные и слоистые объемные нанокристаллические материалы на основе меди и молибдена. Структура, свойства, технология, применение. Сообщение 1. Структура и фазовый состав |
| title_short |
Дисперсные и слоистые объемные нанокристаллические материалы на основе меди и молибдена. Структура, свойства, технология, применение. Сообщение 1. Структура и фазовый состав |
| title_full |
Дисперсные и слоистые объемные нанокристаллические материалы на основе меди и молибдена. Структура, свойства, технология, применение. Сообщение 1. Структура и фазовый состав |
| title_fullStr |
Дисперсные и слоистые объемные нанокристаллические материалы на основе меди и молибдена. Структура, свойства, технология, применение. Сообщение 1. Структура и фазовый состав |
| title_full_unstemmed |
Дисперсные и слоистые объемные нанокристаллические материалы на основе меди и молибдена. Структура, свойства, технология, применение. Сообщение 1. Структура и фазовый состав |
| title_sort |
дисперсные и слоистые объемные нанокристаллические материалы на основе меди и молибдена. структура, свойства, технология, применение. сообщение 1. структура и фазовый состав |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| publishDate |
2018 |
| topic_facet |
Новые материалы |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/160577 |
| citation_txt |
Дисперсные и слоистые объемные нанокристаллические материалы на основе меди и молибдена. Структура, свойства, технология, применение. Сообщение 1. Структура и фазовый состав / Н.И. Гречанюк, В.Г. Гречанюк // Современная электрометаллургия. — 2018. — № 1 (130). — С. 42-53. — Бібліогр.: 26 назв. — рос. |
| series |
Современная электрометаллургия |
| work_keys_str_mv |
AT grečanûkni dispersnyeisloistyeobʺemnyenanokristalličeskiematerialynaosnovemediimolibdenastrukturasvojstvatehnologiâprimeneniesoobŝenie1strukturaifazovyjsostav AT grečanûkvg dispersnyeisloistyeobʺemnyenanokristalličeskiematerialynaosnovemediimolibdenastrukturasvojstvatehnologiâprimeneniesoobŝenie1strukturaifazovyjsostav AT grečanûkni dispersnííšaruvatíobêmnínanokristalíčnímateríalinaosnovímídítamolíbdenustrukturavlastivostítehnologíâzastosuvannâpovídomlennâ1strukturaífazovijsklad AT grečanûkvg dispersnííšaruvatíobêmnínanokristalíčnímateríalinaosnovímídítamolíbdenustrukturavlastivostítehnologíâzastosuvannâpovídomlennâ1strukturaífazovijsklad AT grečanûkni dispersedandlaminarvolumetricnanocrystalmaterialsonbaseofcopperandmolybdenumstructurepropertiestechnologyapplicationinformation1structureandphasecomposition AT grečanûkvg dispersedandlaminarvolumetricnanocrystalmaterialsonbaseofcopperandmolybdenumstructurepropertiestechnologyapplicationinformation1structureandphasecomposition |
| first_indexed |
2025-11-25T04:46:14Z |
| last_indexed |
2025-11-25T04:46:14Z |
| _version_ |
1849736277936570368 |
| fulltext |
42 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (130), 2018
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
УДК 669.187.826.002.6 DOI: http://dx.doi.org/10.15407/sem2018.01.06
ДИСПЕРСНыЕ И СЛОИСТыЕ ОБъЕМНыЕ
НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛы
НА ОСНОВЕ МЕДИ И МОЛИБДЕНА.
СТРУКТУРА, СВОЙСТВА, ТЕХНОЛОГИЯ, ПРИМЕНЕНИЕ.
Сообщение 1. Структура и фазовый состав
Н. И. Гречанюк1, В. Г. Гречанюк2
1Институт проблем материаловедения им. И. Н. Францевича НАН Украины.
03142, г. Киев, ул. Кржижановского, 3. E-mail: dir@ipms.kiev.ua
2Киевский национальный университет строительства и архитектуры.
03037, г. Киев, Воздухофлотский просп., 31. E-mail: knuba@knuba.edu.ua
Рассмотрены фазовый состав и особенности формирования структуры трех типов (дисперсно-упрочненных,
микрослойных с толщиной чередующихся слоев меди и молибдена от 1 до 10 мкм и объемных нанокристал-
лических с толщиной чередующихся слоев меньше 0,5 мкм) конденсированных из паровой фазы компози-
ционных материалов на основе меди и молибдена толщиной от 0,8 до 5,0 мм, полученных при температурах
подложки 700 и 900 оС. Библиогр. 26, табл. 2, ил. 15.
К л ю ч е в ы е с л о в а : высокоскоростное испарение–конденсация; медь; молибден; вакуум; композиционные,
дисперсно-упрочненные и слоистые материалы
Введение. Высокоскоростное электронно-лучевое
испарение металлов и неметаллов в вакууме (ско-
рости осаждения атомарного или молекулярного
паровых потоков на подложку могут достигать
150 мкм/мин) относительно новое направление в
материаловедении.
Начало практического применения процессов
высокоскоростного испарения–конденсации мате-
риалов относится к 70-м годам прошлого столетия
и их развитие постоянно прогрессирует [1].
В настоящее время указанные процессы ши-
роко используют для нанесения защитных по-
крытий на изделия различного технического на-
значения [2–5]. Новые материалы, получаемые
конденсацией паровых потоков на подогретую
до определенной температуры подложку в зависи-
мости от структуры, могут быть отнесены к дис-
персно-упрочненным, слоистым или пористым
материалам. Достижения по созданию таких ма-
териалов, их структура, свойства и области их
применения обобщены в работе [6].
Процессы испарения–конденсации широко
применяют для получения нанокристаллических
тонких пленок. Тонкие пленки относятся к нано-
размерным, нанофазным, наноструктурирован-
ным материалам, если их топологические размеры
хотя бы в одном направлении лежат в нанометро-
вом диапазоне (например, ограничиваемом тол-
щиной) [7–9].
К современным практически применяемым
тонким металлическим пленкам относят [9]:
материалы с многослойной структурой, в кото-
рых химический состав меняется скачкообразно
на границе слоев;
квазимногослойные структуры, в которых каж-
дый из компонентов распределен очень неодно-
родно по толщине, при этом четкая граница между
квазислоями отсутствует;
композиции с фазовой или концентрационной
неоднородностью по объему, в том числе в преде-
лах одного зерна;
островковые, гранулированные пленки и т. п.
Конденсация из паровой фазы позволяет полу-
чать более широкий спектр состояний, чем пред-
сказуемый равновесными фазовыми диаграммами
состояния для исходных массивных систем.
В тонких металлических пленках сложного
состава могут отсутствовать фазы, ожидаемые по
диаграмме фазового равновесия, и присутствовать
такие, которые не предсказываются равновесной
диаграммой состояния для данного исходного
материала или даже для фактических составов
конденсированных слоев, например, образование
пересыщенных твердых растворов, что экспери-
ментально подтверждено в тонких пленках Al–Cu
[9] и Cu–W [10].
Если тонкие пленки и тонкопленочные компо-
зиции на их основе нашли самое широкое приме-
нение в современной технике [9], то формирова-© Н. И. ГРЕЧАНЮК, В. Г. ГРЕЧАНЮК, 2018
43ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (130), 2018
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
ние толстых (10...100 мкм и более) наноструктур
с большим количеством слоев, другими словами,
массивных макроскопически однородных тел, ко-
торые имеют внутреннюю наноструктуру, метода-
ми испарения–конденсации при высоких темпе-
ратурах подложки (300 оС и более) до последнего
времени наталкивалось на ряд, казалось бы, непре-
одолимых трудностей. Эти трудности обусловлены
распадом структуры нанослоев, ростом зерна при
высоких температурах конденсации и, как резуль-
тат, превращением наноструктурных композиций в
типичные поликристаллические материалы.
Как известно [2], приемлемый комплекс физи-
ко-механических свойств в массивных конденси-
рованных системах можно получить при условии,
что температура подложки, на которую осущест-
вляется конденсация, равняется или превышает
0,3 К от температуры наиболее легкоплавкого ком-
понента. Многокомпонентность, многослойность,
градиентность, легирование, дисперсионное и
дисперсное упрочнение — такой сегодня арсенал
способов направленного формирования массив-
ных термодинамически неравновесных, но кине-
тически устойчивых при высоких температурах,
массивных наноструктурных материалов.
Целью настоящей работы является установ-
ление химических, фазовых и технологических
факторов, обеспечивающих получение массивных
объемных нанокристалличеких материалов выше
300...400 оС.
Методика проведения экспериментов. При выбо-
ре объекта исследований исходили из оценки тер-
модинамической и кинетической совместимости
компонентов, составляющих композиционные ма-
териалы (КМ). Согласно данным работы [11] тер-
модинамическая совместимость матрицы и упроч-
няющих (армирующих) элементов определяется
возможностью находиться в состоянии термодина-
мического равновесия неограниченное время при
температурах получения и эксплуатации.
Кинетическая совместимость — способность
компонентов КМ находиться в состоянии метаста-
бильного равновесия, контролируемого такими
факторами, как адсорбция, скорость диффузии,
скорость химической реакции и т. п. Наряду с хи-
мической важно обеспечить и механическую со-
вместимость компонентов КМ, т. е. соответствие
упругих постоянных, КТЛР, КМ, показателей пла-
стичности, позволяющих достичь прочной связи,
необходимой для эффективной передачи напряже-
ний через поверхность раздела.
Термодинамическую и кинетическую совме-
стимость имеют ограниченное количество КМ
(например Cu–Mo, Cu–W).
В процессе анализа учитывались также осо-
бенности высокоскоростного испарения–конден-
сации: технологичность исходных компонентов
(меди, молибдена, вольфрама), состав оксидных
пленок в подобных порошковых композициях,
возможные области применения конденсирован-
ных композиционных материалов (ККМ).
Комплексный анализ литературных данных
[12, 13], а также проведенных ранее исследований
толстых вакуумных конденсатов металлических и
неметаллических материалов [14], позволили вы-
брать в качестве композиции для изучения ККМ
систему медь–молибден.
Исходные материалы для получения конденса-
тов приведены в табл. 1.
В качестве исходных (испаряемых) заготовок
использовали слитки меди диаметром 98,5, молиб-
дена — 68,5 мм и длиной до 450 мм после вакуум-
но-дугового переплава. Их частота по основному
компоненту составляла не ниже 99,5...99,7 мас. %.
ККМ получали по трем технологическим
схемам:
на стационарной подложке размерами 700×
×400×15 мм (вариант 1, рис. 1);
Рис. 1. Схема получения ККМ с переменной по длине под-
ложки концентрацией меди и молибдена путем испарения–
конденсации исходных компонентов из двух независимых
источников: 1, 2, 3, 4, 5 — линии постоянных концентраций в
двухкомпонентной системе Cu–Mo по ширине подложки
Т а б л и ц а 1 . Материалы для получения ККМ
Материал Марка ГОСТ, ТУ
Медь Mo, MI ГОСТ 859–78
Молибден МЧВП ТУ 48-19-247–87
Цирконий – ТУ 95.46-82; ТУ 95.166–83
Иттрий Ит М-1 ТУ 48-4-208–72
Фторид кальция Ч ГОСТ 7167–77
44 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (130), 2018
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
на вращающейся со скоростью 36 об/мин под-
ложке диаметром 800 мм и толщиной 25...30 мм
(вариант 2, рис. 2) [15];
по описанной в работе [16] (вариант 3, рис. 3).
Диаметр подложки 500 мм, толщина 25...30 мм,
скорость вращения 1...10 об/мин.
Подложки изготавливали из Ст3. Поверхность
подложек, на которые проводилась конденсация
парового потока, обрабатывали до получения ше-
роховатости не ниже Ra = 0,63 по ГОСТ 2759–73.
Получение композитов по первому варианту
проводили при температурах подложки 700 ± 30
и 900 ± 30 оС. Концентрацию тугоплавкого компо-
нента при 700 оС варьировали от 0,1 до 6,0 мас. %,
при 900 оС — от 0,4 до 46,7 мас. %. Указанные
концентрационные диапазоны обусловлены осо-
бенностями процесса испарения–конденсации на
данном типе электронно-лучевого оборудования
при выбранных температурах подложки.
Перед формированием конденсатов на подлож-
ку, предварительно нагретую до 700 ± 30 оС, осаж-
дали разделительный слой из диоксида циркония,
стабилизированного оксидом иттрия, или фторида
кальция (CaF2). Более целесообразным является
использование CaF2, учитывая его низкую стои-
мость и возможность снятия пленки с подложки
или конденсата путем растворения в горячей воде.
Испарение меди проводили через ванну-по-
средник [17]. Указанный технологический прием
позволил примерно в 2...3 раза увеличить ско-
рость испарения меди и уменьшить в паровом по-
токе количество микрокапельной фазы. При этом
скорость осаждения меди на стационарной под-
ложке (вариант 1) изменяли от 8 до 60 и молибде-
на от 3 до 10 мкм/мин, на вращающейся подложке
(вариант 2, 3) — от 3 до 20 и от 1 до 3,5 мкм/мин
соответственно. Суммарное содержание циркония
и иттрия в конденсированных материалах Cu–Mo
не превышало 0,1 мас. %. ККМ для исследований
представляли собой листовые заготовки прямо-
угольного 700×400 мм и цилиндрического 500 и
800 мм типов толщиной от 0,8 до 5,0 мм. Опре-
деление химического и фазового состава, иссле-
дование физико-механических и коррозионных
характеристик ККМ проводили по методикам,
описанным в работе [15].
Рентгенофазовый анализ показал, что у всех
типов исследуемых композиций, кроме основных
компонентов меди и молибдена, присутствует
незначительное (до 3 мас. % от общего содержа-
ния упрочняющей фазы) количество дисперсных
включений CuO и MoO3. Этот факт свидетельству-
ет о том, что при рабочем вакууме 3·10–2...5·10–3 Па
происходит частичное окисление основных ком-
понентов композитов остаточными газами, при-
сутствующими в рабочем пространстве, где осу-
ществляется процесс испарения–конденсации.
Рис. 2. Схема получения ККМ на вращающейся подложке
путем осаждения меди и молибдена из двух независимых
источников без разделения паровых потоков: 1 — рабочая
камера; 2 — медный водоохлаждаемый тигль; 3 — исходные
(испаряемые) материалы; 4 — механизм подачи слитков в
зону испарения; 5 — камера пушек; 6 — электронно-лучевые
нагреватели; 7 — подложка; 8 — шток для крепления под-
ложки; 9 — привод вращения подложки
Рис. 3. Схема получения ККМ на вращающейся подложке пу-
тем испарения меди и молибдена из двух независимых источ-
ников с разделением паровых потоков: 1 — рабочая камера;
2 — камера электронно-лучевых нагревателей; 3 — электрон-
но-лучевые нагреватели для подогрева подложки; 4, 5 — элек-
тронно-лучевые нагреватели для испарения исходных мате-
риалов; 6 — подложка; 7 — медный водоохлаждаемый экран
для разделения паровых потоков меди и молибдена; 8 — ох-
лаждающая жидкость (вода); 9 — камера механизмов подачи
слитков в зону испарения; 10 — водоохлаждаемый медный
тигль; 11 — испаряемый слиток; 12 — механизм подачи слит-
ка в зону испарения; 13 — крышка крепления механизма вра-
щения подложки; 14 — механизм вращения подложки
45ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (130), 2018
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Градиентные ККМ. Основной особенностью
испарения технических чистых металлов и мно-
гокомпонентных сплавов из одного источника яв-
ляется фракционирование, обусловленное разли-
чием скоростей испарения примесей в металлах и
компонентов, образующих сплав. Формирующий-
ся на подложке конденсат имеет неоднородный
состав, так как начальные слои обогащены лег-
колетучим компонентом, а в последующих слоях
преобладает вещество с малой упругостью пара.
По мере поступления металла (сплава) в зону ис-
парения количество примесей (компонентов) в
жидкой ванне постоянно меняется. Поэтому не-
однородность (полосчатость) структуры по тол-
щине конденсата имеет различный характер (цвет,
толщина зон и т. п.). На образование неоднород-
ности также влияют и технологические параме-
тры осаждения (температура подложки, скорость
осаждения, глубина и динамика изменения вакуу-
ма, наклона парового потока и др.). Подробный
теоретический анализ испарения бинарных спла-
вов из одного источника проведен в работе [18].
При осаждении градиентных по своему соста-
ву ККМ путем раздельного испарения компонен-
тов с одновременной конденсацией их паров на
подложке процессы формирования структурной
неоднородности существенно усугубляются. Осо-
бо следует отметить изменение температуры на
поверхности жидких ванн испаряемых компонен-
тов. Даже при колебании температуры в пределах
10...20 оС скорость испарения может изменяться
вдвое, что крайне неблагоприятно сказывается
на воспроизводимости состава конденсата [15]. В
процессе осаждения подобных градиентных ма-
териалов на подложке могут быть одновременно
реализованы оба известных механизма конден-
сации — пар–жидкость–кристалл (ПЖК) и пар–
кристалл (ПК). При определенной для данного
конденсируемого вещества критической темпера-
туре близкой к 2/3 Тпл один механизм конденсации
может сменяться другим [15, 19]. В этом случае
аморфные и стеклообразные состояния возника-
ют вследствие переохлаждения жидких фаз, когда
конденсация происходит по ПК механизму. Мета-
стабильные модификации, сильно пересыщенные
твердые растворы (не только по отношению к нор-
мальной растворимости при комнатной темпера-
туре, но и к максимальной в твердой фазе согласно
диаграмме состояния) образуются по механизму
ПЖК из резко переохлажденных жидких раство-
ров. Такой механизм легко реализуется в случаях
бинарных или многокомпонентных систем, когда
в твердом состоянии наблюдается ограниченная
растворимость. Композиты Cu–Mo являются яр-
ким примером таких систем [20]. Вследствие вы-
соких скоростей осаждения и колебаний темпера-
туры на поверхности жидкой ванны, приводящих
к изменению скоростей, температура подложки
повышается за счет конденсации пара (фазовых
превращений) и теплоизлучения от испарителя
(испарителей). Энергия поглощается в тонком по-
верхностном слое.
Это дало основание считать, что в течение
короткого времени температура поверхности
повышается до такой степени, что превышает
усредненную температуру (оС) конденсации на
несколько сот градусов [21].
Экспериментальное подтверждение данного
явления было установлено авторами при фор-
мировании ККМ со скоростями осаждения меди
40...60 мкм/мин. На поверхности конденсата тол-
щиной 0,8...1,0 мм образовывалась пленка жидкой
меди, температура плавления которой, как извест-
но [20], составляет 1083 оС.
Учитывая вышеизложенное, можно ожидать,
что степень структурных, субструктурных кон-
центрационных фазовых неравновесностей может
быть настолько высокой, что процессы превраще-
ний развиваются уже при конденсации вещества и
его естественном старении.
Детальное исследование структуры и физи-
ко-механических свойств ККМ Cu–Mo с содержа-
нием тугоплавкой фазы до 6 мас. %, осажденных
при температуре подложки 700...900 оС, приведе-
но в работе [15]. Макроструктурным исследова-
ниям подвергали поверхность и сечения образцов
параллельно и перпендикулярно паровому пото-
ку (до и после травления), а также изломы. Для
всей поверхности характерно наличие закристал-
лизованных микрокапель выброшенного из ванн
металла и бугорков (рис. 4). Количество послед-
них от партии к партии изменялось и достигало
Рис. 4. Характерная морфология поверхности ККМ
46 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (130), 2018
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
1·10–2 см2 при максимальных скоростях осажде-
ния. Образование бугорков связано с выбросом и
переносом на подложку капель жидкой и твердой
фаз на разных стадиях процесса испарения–кон-
денсации.
Для композиций Cu–Mo с содержанием туго-
плавкой фазы до 3 мас. % присуща типичная для
дисперсно-упрочненных материалов структура
со слабо выраженной слоистостью [15]. Конден-
саты имеют характерную столбчатую структуру
(рис. 5, а). Кристаллиты вытянуты в направлении
парового потока практически перпендикулярно
поверхности конденсации. Размер зерна уменьша-
ется по мере увеличения концентрации упрочня-
ющей фазы. Наиболее интенсивное измельчение
зерна матрицы происходит при малых концентра-
циях (до 1 мас. %), второй фазы (рис. 6).
Измельчение зерна интенсивнее происходит
при низких температурах осаждения. Так, в кон-
денсатах, полученных при температурах подлож-
ки 500 ± 30, 700 ± 30 и 900 ± 30 оС при содержании
упрочняющей фазы примерно 2 мас. % средний
размер зерна и дисперсных частиц равны 1,45,
2,0, 4,0 мкм и 12, 27 и 53 нм соответственно [15,
22]. Частицы упрочняющей фазы имеют форму
близкую к сферической (рис. 5, б). В подобных
конденсатах за результатами рентгенофазового
анализа структура материала представлена двумя
основными решетками — ГЦК на основе меди и
ОЦК на основе молибдена. При этом наблюдается
тенденция к сильному размыванию линий молиб-
дена и их смещение в сторону больших углов, ха-
рактерная для материалов с наночастицами.
В конденсатах с содержанием молибдена от
3 до 5...6 мас. % характер структуры меняется.
Частицы молибдена в таких конденсатах увели-
чиваются, образовывая цепочки и конгломераты,
ориентированные параллельно плоскости мате-
риала. Расстояние между цепочками уменьша-
ется с ростом концентрации тугоплавкой фазы.
Конденсированные композиционные материалы
Cu–Mo с содержанием тугоплавкой фазы от 5 до
12...15 мас. % отличаются комбинированной сло-
истостью, где сплошные слои чередуются с пре-
рывистыми (рис. 7).
Микрорентгеноспектральный анализ показал,
что состав ККМ характеризуется микронеодно-
родностью распределения компонентов по тол-
щине. Для представленного на рис. 8 композита
усредненный химический состав молибдена по
толщине конденсата составляет 7,62 мас. %, тогда
как в отдельных его слоях концентрация колеблет-
ся от 2,83 до 11 мас. %.
Это обусловлено влиянием ряда технологиче-
ских факторов: колебанием температуры на по-
верхности жидкой ванны; наличием оксидных
пленок; изменением химического состава ванны;
Рис. 5. Микроструктура конденсированных дисперсно-упроч-
ненных материалов Cu–1,2 % Mo: а — ×600; б — ×6500
Рис. 6. Зависимость среднего размера зерна D3 от содержания
второй фазы в дисперсно-упрочненных материалах Cu–Mo:
1 — Tп = 700 ± 30; 2 — Tп = 900 ± 30 оС
Рис. 7. Микроструктура (×6000) ККМ с содержанием Мо от
6 до 12...15 мас. %: 1 — область материала со сплошной сло-
истостью (темные поле); 2 — область материала с прерыви-
стой слоистостью (светлое поле)
47ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (130), 2018
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
изменением динамики вакуума и др). Сплошность
слоев, их контрастность, неоднородности рас-
положения в объеме материала и распределения
упрочненной фазы в отдельно взятых слоях уси-
ливается с ростом содержания молибдена (рис. 9).
Качественно подобные изменения структуры
характерны для ККМ градиентного типа Cu–Cr,
Cu–W [15, 23, 24].
Следует отметить, что ориентированное рас-
пределение упрочняющей фазы характерно не
только для металлических систем с минимальной
растворимостью компонентов, но и для металло-
керамических композиций, где подобная раство-
римость вообще отсутствует.
На рис. 10 приведена микроструктура конден-
сированных материалов NiCrAlTi–Al2O3, полу-
ченных при температуре подложки 1000 ± 30 оС,
из которой видно характерное линейное структу-
рирование керамической (светлое поле) и метал-
лической (темное поле) фаз в объеме конденсата.
При температурах осаждения ниже 1000 оС подоб-
ного структурирования не наблюдается.
Колебания температуры на поверхности жид-
кой ванны, приводящие к изменению скоростей
испарения компонентов, реализуемые вследствие
этого явления различные механизмы конденсации
ПК и ПЖК, образование в процессе осаждения
пересыщенных твердых растворов с различной
концентрацией меди и молибдена обуславливают
неоднородность структуры (рис. 7) и химического
состава (рис. 8) по толщине конденсата. Вслед-
ствие этого в отдельных шарах ККМ в зависимо-
Рис. 8. Распределение компонентов в конденсате Cu–7,62 % Mo
Рис. 9. Микроструктура композиционных материалов с различным содержанием компонентов: а — Cu–7,62 % Mo; б —
Cu–46,7 % Mo
Рис. 10. Микроструктура (×900) ККМ (Ni–20,1 %, Cr–2,2 %,
Al–2,8 % , Тi–22,5 %)–Al2O3
48 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (130), 2018
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
сти от соотношения легкоплавкой и тугоплавкой
составляющих, температуры подложки формиру-
ется различный тип структуры: куполообразная,
полигональная, столбчатая (рис. 11).
Микрослойные ККМ, полученные последова-
тельным наложением слоев меди и молибдена.
ККМ осаждали при температуре подложки 700
± 30 оС. Общая толщина композитов 0,8...1,2 мм.
Максимальное содержание упрочняющей фазы
ограничивалось образованием трещин и хрупко-
стью композитов.
В работах [15, 23] показаны существенные
зависимости структуры и физико-механических
свойств микрослойных ККМ Fe–Cr и Cr–Cu от
толщины чередующихся слоев. В микрослойных
конденсированных материалах данного типа со-
ответствующим выбором материалов чередую-
щихся слоев и их толщин получены: высокая ста-
бильность структуры, регулируемые в широких
пределах значения прочности и пластичности,
низкие скорости высокотемпературной ползуче-
сти по сравнению со скоростью ползучести ма-
териалов отдельных слоев. При этом отмечена
возможность достижения высокого уровня проч-
ностных характеристик при определенной толщи-
не единичного слоя от 1,0 до 1,5 мкм. В области
меньших толщин слоев последние являются не-
стабильными и распадаются. При толщине слоев
10…15 мкм указанные материалы по значениям
прочности близки к свойствам матричных матери-
алов. На этом основании исследовали несколько
серий композиций (табл. 2), в которых толщина
составляющих композит слоев варьировалась в
следующих пределах, мкм: несущий высокомо-
дульный слой Мо — от 1,0 до 4,0; матричный слой
Cu — от 1,3 до 10.
Металлографическими исследованиями уста-
новлено, что во всех микрослойных конденсатах
несущие слои молибдена имеют столбчатую струк-
туру. Высота столбчатых кристаллитов молибдена
соизмерима с толщиной слоя. Матричные слои
меди состоят из практически равноосных зерен с
большим количеством двойников. Определенные
различия в кристаллическом строении микросло-
ев меди и молибдена обусловлены особенностями
конденсации для несущих (Мо) и матричных (Cu)
слоев. Температура осаждения 700 ± 30 оС соот-
ветствует первой структурной зоне для молибдена
и третьей — для меди [2].
Объемные нанокристаллические ККМ. Выше по-
казано существенную зависимость структуры ККМ
от концентрации упрочняющей фазы, температуры
осаждения и других технологических параметров.
Введение второй фазы в определенных концентраци-
онных диапазонах позволяет получать поликристал-
лические или слоистые (микрослойные) материалы
на основе меди и молибдена с размером зерна около
1 мкм. Дальнейшее диспергирование структуры при
температурах подложки 700...900 оС не представля-
ется возможным из-за неоднородности градиентных
ККМ и распада микрослоев толщиной менее 1 мкм.
Получение объемных нанокристаллических
материалов на основе меди и молибдена при по-
вышенных температурах конденсации с приемле-
мым комплексом физико-химических и механи-
ческих свойств представляется возможным при
выполнении определенных условий стабилизации
наноструктуры [15, 25, 26]. К ним относятся:
обеспечение однородности химического соста-
ва компонентов в объеме конденсата;
Рис. 11. Микроструктура отдельных слоев в ККМ Cu–Мо: а — куполообразная; б — полигональная; в — столбчатая
Т а б л и ц а 2 . Исследуемые варианты образцов ККМ
Вариант
ККМ
Содержание
Мо, мас. %
Толщина слоев, мкм Количесвто
слоев, шт.Мо cu
1 16 1,7 10,0 108
2 16 1,3 7,0 102
3 19 1,0...1,3 5,0 288
4 22 2,0 7,0 252
5 33 2,5 5,0 192
6 38 3,0 5,0 274
7 40 4,0 6,0 116
8 42 1,0...1,3 1,3 390
49ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (130), 2018
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
упрочнение наночастицами нанозерен матри-
цы с целью повышения их термодинамической
стабильности;
создание нанобарьерных слоев на межфазных
границах, замедляющих процессы коалесценции
нанозерен.
Нежелательный в ККМ градиент концентрации
устраняется путем применения движущихся под-
ложек. Метод вращающихся подложек с раздель-
ным испарением компонентов для получения би-
нарных и многокомпонентных сплавов заданного
состава характеризуется высоким коэффициентом
использования паров, а также, в значительной сте-
пени, устраняет столбчатую структуру, которая
иногда приводит к растрескиванию и увеличению
пористости. Столбчатая структура не образуется,
так как угол падения паров на подложку непре-
рывно изменяется. Путем изменения геометриче-
ского расположения тиглей, скоростей вращения
подложки и испарения компонентов можно созда-
вать различные типы структур.
Из известных типов композиционных матери-
алов, получаемых методом испарения–конден-
сации, дисперсно-упрочненных, микропористых
и микрослойных [6], наиболее перспективными
для создания наноструктурных систем являются
микрослойные композиции. Формирование вну-
тренней наноструктуры в слоях из меди и мо-
либдена при температурах конденсации 700 оС
можно ожидать, если толщины слоев будут мень-
ше 0,5...0,6 мкм и они не будут подвержены рас-
паду. Основными технологическими факторами,
влияющими на образование слоистой структуры,
являются скорости вращения подложки и осаж-
дения компонентов, а на стабильность структуры
влияют толщина чередующихся слоев и темпера-
тура конденсации. При получении подобных КМ
важное значение также имеет геометрическое
расположение тиглей и подложки относительно
тиглей. В технической литературе достаточно под-
робно описано распределение атомов (молекул)
при испарении с точечного источника (конусои-
дальный закон распределения) [12]. Ожидаемое
распределение справедливо, когда давление пара
незначительно и процесс испарения не затруднен,
например, оксидными пленками, которые могут
образовываться на поверхности испаряемой ван-
ны. В реальных условиях получения ККМ наблю-
даются значительные отклонения от указанного
закона. В работах [25, 26] определены основные
граничные условия, при которых возможно обра-
зование слоистой структуры с толщиной единич-
ного слоя меньше 0,5 мкм при одновременном
испарении–конденсации меди и молибдена на
вращающуюся подложку.
Схема распределения паровых потоков меди и
молибдена на подложке представлена на рис. 12,
из которой видно, что при определенном геоме-
трическом расположении тиглей, принятых при
расчетах за точечные источники испарения, и под-
ложки, которая вращается, существуют области
распределения практически чистых испаряемых
меди и молибдена.
Плотность распределения конденсируемых
атомов меди и молибдена уменьшается с увели-
чением диаметра подложки. В результате в опре-
деленной зоне подложки происходит смешивание
паровых потоков с образованием переходного
слоя между компонентами, формирующими кон-
денсат. Вращение подложки обеспечивает переход
от компонента А (меди) к компоненту Б (молибде-
ну) и наоборот. Согласно рис. 12 можно сделать
выводы, что на подложке существуют зоны с ми-
нимальной плотностью распределения паровых
потоков меди и молибдена. В этих зонах наиболее
вероятно образование оксидов и карбидов вслед-
ствие взаимодействия испаряемых материалов
с парами масла вакуумных насосов (углеродом)
и остаточной атмосферой рабочей камеры (кис-
лородом, азотом). Комплексный химический и
рентгенофазовый анализ градиентных КМ Cu–Mo
толщиной 20...30 мкм, полученных на стационар-
ной подложке диаметром 800 мм показал, что в
конденсатах со стороны испарения меди присут-
ствует молибден (0,07...0,09 мас. %), а со стороны
Рис. 12. Схема распределения парового потока при испарении
меди и молибдена из двух независимых источников: а — вид
спереди; б — вид снизу
50 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (130), 2018
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
испарения молибдена — медь (0,28...0,45 мас. %).
В пленках также обнаружены Zr и Y, общее содер-
жание которых не превышало 0,07 мас. %, и окси-
ды меди (CuO) и молибдена (MoO3). Их концен-
трация составила около 3 мас. %. Из этого следует,
что чередующиеся слои на основе меди состоят из
малолегированного сплава на основе меди Cu–
Zr–Y, упрочненного дисперсными частицами Mo,
MoO3, CuO, а слои на основе молибдена содержат
дисперсные частицы Cu, CuO и MoO3. Упрочне-
ние дисперсными частицами способствует из-
мельчению структуры и повышению термической
стабильности слоев, а плавный переход от компо-
нента А к компоненту В нивелирует распад сло-
ев при повышенных температурах конденсации и
уменьшает уровень напряжений, обусловленных
различными КТЛР меди и молибдена.
По результатам рентгенофазового анализа струк-
тура конденсата представлена двумя основными
кристаллическими решетками: ГЦК на основе
меди и ОЦК на основе молибдена. При этом на-
блюдается сильное размывание линий молибдена
и менее выраженное — линий меди и их смеще-
ние в сторону больших углов. Обычно это харак-
теризует материалы с наноразмерными частицами
и зернами.
Вращение подложки способствует существен-
ному уменьшению слоистости и разброса рас-
пределения компонентов по толщине КМ, харак-
терное для градиентных композитов. На рис. 13
приведено типичное распределение меди и молиб-
дена в КМ Cu–(8...12 %) Мо.
Для конденсированных композиционных ма-
териалов с содержанием Мо более 5 мас. % на
микро- и субмикронном уровнях характерна сло-
истая структура (рис. 14). Образование слоистой
структуры на микроуровне (рис. 14, а) обусловле-
но особенностями испарения технически чистых
компонентов исследуемых КМ, в которых при-
сутствуют примеси. В жидкой (испаряемой) ван-
не происходит накопление примесей, поэтому на
различных этапах технологического процесса на-
блюдается испарение малолегированных сплавов
на основе меди и молибдена с различной концен-
трацией примесей.
На процесс образования слоистости также су-
щественным образом влияют колебания скорости
испарения исходных компонентов, связанные с
изменениями температуры на поверхности жид-
ких ванн и наличием оксидных пленок и др. При
травлении шлифов проявляется характерное де-
корирование структуры композитов, связанное с
влиянием вышеперечисленных факторов.
Формирование структуры на субмикронном
уровне (рис. 14, б, в) осуществляется комплексным
влиянием вращения подложки, обеспечивающим
Рис.13. Слоистая структура КМ (Cu–0,1 % Zr, Y)–8...12 % Mo (а), распределение меди и молибдена в КМ (б)
Рис. 14. Слоистая структура конденсатов на микро- (а) и субмикронном (б, в) уровнях
51ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (130), 2018
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
образование слоев толщиной меньше 0,5 мкм, и
распадом пересыщенных твердых растворов на
основе меди и молибдена. Электронно-микроско-
пические исследования на просвет слоистых КМ
Cu–(8...12) % Мо показали, что средний размер
зерна меди колеблется от 58 до 96, а молибдена —
от 46 до 62 нм. В объеме зерен равномерно распре-
делены дисперсные частицы упрочняющих фаз.
Их размер колеблется от 10 до 18 нм и зависит от
природы упрочняющих фаз (оксиды, металлы).
Типичное электронно-микроскопическое изобра-
жение структуры приведено на рис. 15, а, б. Ми-
кроэлектронограмма композита (рис. 15, в) имеет
характерную кольцеобразную форму, присущую
нанокристаллическим структурам.
Выводы
1. Впервые экспериментально подтверждено, что
слоистые ККМ на основе малолегированных спла-
вов системы медь–молибден толщиной до 6 мм,
полученные на вращающейся подложке, нагретой
до температуры 700 ± 30 оС, относятся к объем-
ным нанокристаллическим материалам, в которых
размер зерна не превышает 96 нм, а размер дис-
персных включений упрочняющей фазы 18 нм.
2. Формирование структуры ККМ на основе
меди и молибдена главным образом зависит от
технологических условий их получения: химиче-
ского состава испаряемых слитков, скорости их
осаждения, условий осаждения (стационарная или
вращающаяся подложка), температуры подложки,
глубины вакуума, геометрического расположения
тиглей с испаряемыми материалами относительно
подложки и других параметров.
3. Типичные ДУ на основе Cu и Mo, конден-
сированные из паровой фазы при температурах
подложки 700...900 оС, можно получить в отно-
сительно узком концентрационном диапазоне
упрочняющей фазы (Мо) 0,1...3,0 мас. %.
4. При содержании молибдена 3...5 мас. % про-
исходит изменение формы упрочняющей фазы с
округлой в игольчатую с ориентированным ее распо-
ложением в материале в виде прерывистых цепочек,
перпендикулярных падению парового потока.
5. В области концентрации второй фазы более
5 мас. % для ККМ характерна слоистая структу-
ра из сплошных слоев меди и молибдена. Ста-
бильность сплошности слоев зависит от условий
осаждения КМ. Слоистая структура может быть
получена и в других типах ККМ (Cu–W, Cu–Cr,
NiCrAlTi–Al2O3) при определенном химическом
составе композитов и технологических условиях
их осаждения.
Список литературы
1. Bunshah R. F. (1984) Vacuum evaporation — history, recent
developments and applications. Zeitschrift fur Metallkunde,
75, 11, 840–846.
2. Мовчан Б. А., Малашенко И.С. (1983) Жаростойкие по-
крытия, осаждаемые в вакууме. Киев, Наукова думка.
3. Косторжицкий А. И., Лебединский О. В. (1987) Много-
компонентные вакуумные покрытия. Москва, Машино-
строение.
4. Мовчан Б. А., Яковчук К. Ю. (2004) Электронно-лучевые
установки для испарения и осаждения неорганических
материалов и покрытий. Современная электрометаллур-
гия, 2, 10–15.
5. Гречанюк Н. И., Кучеренко П. П., Мельник А. Г. и др.
(2016) Новое электронно-лучевое оборудование и тех-
нологии получения современных материалов методами
плавки и испарения в вакууме, разработанные в НПЛ
«Элтехмаш». Автоматическая сварка, 5–6, 53–60.
6. Гречанюк Н. И. (2010)Возможности электронно-лучевой
технологии получения композиционных материалов. Сб.
тр. ИПМ им. И. Н. Францевича НАНУ. Электрические
контакты и электроды. Серия «Композиционные, сло-
истые и градиентные материалы и покрытия», Киев,
сс. 44–53.
7. Gleiter H. (2000) Nanostructured Materials: Basic Concepts
and Microstructure. Acta Metallurgica, 48, 1–29.
8. Скороход В. В., Уварова І. В., Рагуля А. В. (2001) Фізи-
ко-хімічна кінетика в наноструктурних системах. Київ,
Академперіодика.
9. Сидоренко С. И. (2008) Предельные состояния в тонких
металлических пленках. Неорганическое материаловеде-
ние. Основы науки в материалах. Киев, Наукова думка,
Т. 1, сс. 459–481.
10. Zhov Ling-Ping, Wang-Ming-Pu, Peng Kun et al. (2012)
Structure characteristic and evolution of Cu–W films prepared
Рис. 15. Электронно-микроскопическое изображение структуры в светлом (а) и темном (б) поле и микроэлектронограмма (в)
КМ (Cu–0,1 % Zr, Y)–8...12 % Mo
52 ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (130), 2018
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
by dual-target magnetron sputtering deposition. Transaction
of Nonferrous Metals Society оf China, 22, 2700–2706.
11. Карпинос Д. М. (ред.) (1985) Композиционные материа-
лы. Киев, Наукова думка.
12. Майсел Л., Гленг З. М. (1977) Технология тонких пленок.
Москва, Советское Радио.
13. Гнесин Г. Г. (ред.) (1981) Спеченные материалы для элек-
тротехники и электроники. Москва, Металлургия.
14. Демчишин А. В. (1981) Структура и свойства толстых
вакуумных конденсатов металлических и неметалличе-
ских материалов и научные основы их получения: авто-
реф. дис. ... докт. техн. наук. Киев, 35.
15. Гречанюк В. Г. (2013) Фізико-хімічні основи формування
конденсованих з парової фази композиційних матеріалів
на основі міді: автореф. дис. ... докт. хім. наук. Київ, 40.
16. Щербицкий В. В., Гречанюк Н. И., Кучеренко П. П. (1982)
Электронно-лучевая установка для получения много-
слойных материалов. Проблемы специальной электроме-
таллургии, 16, 51–53.
17. Мовчан Б. А., Осокин В. А., Пушечникова Л. В., Греча-
нюк Н. И. (1991) Электронно-лучевое испарение меди
через ванну-посредник. Там же, 3, 58–61.
18. Zinsmeister G. (1964) The direct evaporation of alloys.
Vakuum–Technik, 8, 233–240.
19. Гречанюк Н. И., Оноприенко Е. В., Гречанюк В. Г. (2012) К
вопросу о структурных зонах в вакуумных конденсатах. Сб.
тр. ИПМ им. И. Н. Францевича НАНУ «Электрические кон-
такты и электроды». Серия «Композиционные слоистые и
градиентные материалы и покрытия», Киев, сс. 179–183.
20. Лякишев Н. П. (1997) Диаграммы состояния двойных
металлических систем. Москва, Машиностроение. T. 2,
сс. 275–276.
21. Белоус М. В., Уимен К. М. (1970) Тепловые эффекты при
конденсации тонких пленок из паров. Тр. I конф. «Ните-
видные кристаллы и неферромагниевые пленки». Ч. II,
Воронеж, сс. 101–107.
22. Осокин В. А. (1990) Структура, свойства и электрон-
но-лучевая технология получения композиционных мате-
риалов на основе меди: автореф. дис. ... канд. техн. наук.
Киев, ИЭС им. Е. О. Патона НАН Украины, 250.
23. Гречанюк Н. И., Дидикин Г. Г., Мовчан Б. А. (1983) Ис-
следование твердости, прочности и пластичности ми-
крослойных материалов хром/медь. Проблемы специаль-
ной электрометаллургии, 18, 57–59.
24. Бухановский В. В., Гречанюк Н. И., Рудницкий Н. П. и др.
(2009) Влияние состава и технологических факторов на
структуру, механические свойства и характер разрушения
композиционного материала системы медь–хром. Метал-
ловедение и термическая обработка металлов, 8, 26–31.
25. Гречанюк М. І. (2005). Спосіб отримання мікрошарува-
тих термостабільних матеріалів. Україна, Пат. 74155.
26. Гречанюк Н. И. (2006) Способ получения микрослойных
термостабильных материалов. РФ, Пат. 2271404.
References
1. Bunshah, R.F. (1984) Vacuum evaporation — history, recent
developments and applications. Zeitschrift fuer Metallkunde,
75, 11, 840–846.
2. Movchan, B.A., Malashenko, I.S. (1983) Vacuum deposited
heat-resistant coatings. Kiev, Naukova Dumka [in Russian].
3. Kostorzhitsky, A.I., Lebedinsky, O.V. (1987) Multicomponent
vacuum coatings. Moscow, Mashinostroenie [in Russian].
4. Movchan, B.A., Yakovchuk, K.Yu. (2004) Electron beam in-
stallations for evaporation and deposition of inorganic mate-
rials and coatings. Advances in Elektrometallurgy, 2, 9–14.
5. Grechanyuk, N.I., Kucherenko, P.P., Melnik, A.G. et al.
(2016) New electron beam equipment and technologies for
producing of advanced materials using vacuum melting and
evaporation methods developed at SPE «Eltekhmash». The
Paton Welding J., 5–6, 48–55.
6. Grechanyuk, N.I. (2010) Possibilities of electron beam tech-
nology for producing of composite naterials. In: Electric con-
tacts and electrodes. Series: Composite laminated and gra-
dient materials and coatings: Transact. Kiev, IPS, 44–53 [in
Russian].
7. Gleiter, H. (2000) Nanostructured materials: Basic concepts
and microstructure. Acta Metallurgica, 48, 1–29.
8. Skorokhod, V.V., Uvarova, I.V., Ragulya, A.V. (2001) Phys-
ical-chemical kinetics in nanostructural systems. Kyiv,
Akademperiodika [in Ukrainian].
9. Sidorenko, S.I. (2008) Limit states in thin metallic films. Inor-
ganic materials science. Scientific fundamentals in materials.
Kiev, Naukova Dumka, Vol. 1, 459–481 [in Russian].
10. Zhov Ling-Ping, Wang-Ming-Pu, Peng Kun et al. (2012)
Structure characteristic and evolution of Cu–W films prepared
by dual-target magnetron sputtering deposition. Transact. of
Nonferrous Met. Soc. China, 22, 2700–2706.
11. (1985) Composite materials. Ed. by D.M. Karpinos. Kiev,
Naukova Dumka [in Russian].
12. Maisel, L., Gleng, Z.M. (1977) Technology of thin films.
Moscow, Sovetskoe Radio [in Russian].
13. (1981) Sintered materials for electrical engineering and elec-
tronics. Ed. by G.G. Gnesin. Moscow, Metallurgiya [in Rus-
sian].
14. Demchishin, A.V. (1981) Structure and properties of thick
vacuum condensates of metallic and nonmetallic materials
and scientific basics of their producing: Syn. of Thesis for Dr.
of Techn. Sci. Degree. Kiev [in Russian].
15. Grechanyuk, V.G. (2013) Physico-chemical principles of for-
mation of copper based composite materials condensed from
vapor phase: Syn. of Thesis for Dr. of Chem.. Sci. Degree.
Kiev [in Russian].
16. Shcherbitsky, V.V., Grechanyuk, N.I., Kucherenko, P.P.
(1982) Electron beam installation for producing of multilayer
materials. Problemy Spets. Elektrometallurgii, 16, 51–53 [in
Russian].
17. Movchan, B.A., Osokin, V.A., Pushechnikova, L. V., Gre-
chanyuk, N.I (1991) Electron beam evaporation of copper
through intermediate pool. Ibid., 3, 58–61 [in Russian].
18. Zinsmeister, G. (1964) The direct evaporation of alloys.
Vakuum–Technik, 8, 233–240.
19. Grechanyuk, N.I., Onoprienko, E.V., Grechanyuk, V.G.
(2012) To problem of structural zones in vacuum condensates.
In: Electric contacts and electrodes. Series: Composite lam-
inated and gradient materials and coatings: Transact. Kiev,
IPS, 179–183 [in Russian].
20. Lyakishev, N.P. (1997) State diagrams of binary metallic sys-
tem. Moscow, Mashinostroenie, Vol. 2, 275–276 [in Russian].
21. Belous, M.V., Uimen, K.M. (1970) Thermal effects in con-
densation of thin films from vapors. In: Proc. of 1st Conf. on
Filamentary Crystals and Nonferromagnesium Films. Pt 2,
Voronezh, 101–107 [in Russian].
22. Osokin, V.A. (1990) Structure, properties and electron beam
technology for producing of copper-based composite materi-
als: Syn. of Thesis for Cand. of Techn. Sci. Degree. Kiev, PWI
[in Russian].
23. Grechanyuk, N.I., Didikin, G.G., Movchan, B.A. (1983) Ex-
amination of hardness, strength and ductility of Cr–Cu mi-
crolayer materials. Problemy Spets. Elektrometallurgii, 18,
57–59 [in Russian].
53ISSN 2415-8445 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОМЕТАЛЛУРГИЯ, № 1 (130), 2018
НОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ
24. Bukhanovsky, V.V., Grechanyuk, N.I., Rudnitsky, N.P. et al.
(2009) Influence of composition and technological factors on
structure, mechanical properties and nature of fracture of Cu–
Cr system composite materials. Metallovedenie i Termich.
Obrab. Metallov, 8, 26–31 [in Russian].
25. Grechanyuk, M.I. (2005) Method for producing of microlayer
thermostable materials. Pat. 74155 Ukraine.
26. Grechanyuk, N.I. (2006) Method for producing of microlayer
thermostable materials. Pat. 2271404 RF.
ДИСПЕРСНІ І ШАРУВАТІ ОБ’ЄМНІ НАНОКРИСТАЛІЧНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ МІДІ ТА МОЛІБДЕНУ.
СТРУКТУРА, ВЛАСТИВОСТІ, ТЕХНОЛОГІЯ, ЗАСТОСУВАННЯ.
Повідомлення 1. Структура і фазовий склад
М. І. Гречанюк1, В. Г. Гречанюк2
1Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України.
03142, м. Київ, вул. Кржижанівського, 3. E-mail: dir@ipms.kiev.ua
1Київський національний університет будівництва і архітектури.
03037, м. Київ, Повітрянофлотський просп., 31. E-mail: knuba@knuba.edu.ua
Розглянуто фазовий склад і особливості формування структури трьох типів (дисперсно-зміцнених, мікрошару-
ватих з товщиною перемінних шарів, міді і молібдену від 1 до 10 мкм і об’ємних нанокристалічних з товщи-
ною перемінних шарів менше 0,5 мкм) конденсованих з парової фази композиційних матеріалів на основі міді
та молібдену товщиною від 0,8 до 5,0 мм, отриманих при температурах підкладки 700 і 900 оС. Бібліогр. 26,
табл. 2, іл. 15.
К л ю ч о в і с л о в а : високошвидкісне випаровування–конденсація; мідь; молібден; вакуум; композиційні, дис-
персно-зміцнені і шаруваті матеріали
dispeRsed and laMinaR VoluMetRic nanocRystalline MateRials Based on coppeR
and MolyBdenuM stRuctuRe, pRopeRties, technology, application.
information 1. structure and phase composition
n.i. grechanyuk1, V.g. grechanyuk2
1I.N. Frantsevich Institute of Problems of Materials Science of the NAS of Ukraine.
3 Krzhizhanovskogo Str., 03142, Kyiv, Ukraine. E-mail: dir@ipms.kiev.ua
2Kyiv National University of Construction and Architecture.
31 Vozdukhoflotsky Ave., 03037, Kyiv, Ukraine. E-mail: knuba@knuba.edu.ua
Considered are the phase composition and peculiarities of formation of structure of three types (dispersion-hardened
one, microlayer one with a thickness of alternating layers of copper and molybdenum from 1 up to 10 μm and volumetric
nanocrystalline one with thickness of alternating layers of less than 0.5 μm), condensed from the vapor phase of
composite materials on the base of copper and molybdenum from 0.8 up to 5.0 mm thickness, produced at substrate
temperatures of 700 and 900 ºС. Ref. 26, Tab. 2, Fig. 15.
K e y w o r d s : high-speed evaporation–condensation; copper; molybdenum; vacuum; composite, dispersion-
hardened and laminar materials
Поступила 25.10.2017
|