Механизм формирования структуры поликристаллических и аморфных электролитически осажденных сплавов никель-вольфрам
Грабчиков С.С., Сосновская Л.Б., Точицкий Т.А., ЯсковичА.М.
ИФТТП НАНБ, г.Минск РБ
Сплавы металлов группы железа с вольфрамом могут быть получены методом электролитического осаждения в довольно широком диапазоне концентраций (0-60вес.%W). Они обладают высокими прочностными, трибологическими, коррозионными и электроэрозиоными характеристиками. В настоящей работе методами ретгеноструктурного (X-ray) и электронномикроскопического(ЭМ) анализа изучены сплавы Ni-W, содержащие от 20 до 50 вес.% W, в зависимости от состава и условий получения.
В таблице приведены зависимости содержания W, фазового состава, текстуры, периода решетки (а), микротвердости (Нv) и скорости износа (Vизн) от плотности тока осаждения (Дк) :
Дк, мА см2
|
W, вес.%
|
Фазовый состав
|
Ось текстуры
|
а, нм
|
Нv кГмм2
|
Vизн мкмч
|
5
|
30
|
ГЦКNi4W
|
111200сл
|
3.557
|
760
|
0,25
|
10
|
33
|
ГЦКNi4W(cл)
|
111200сл
|
3,577
|
840
|
0,21
|
12,5
|
35
|
ГЦКАМС
|
111
|
3,590
|
1000
|
0,16
|
15
|
38
|
АМС
|
|
|
1120
|
0,13
|
20
|
43
|
АМС
|
|
|
1180
|
0,12
|
25
|
48
|
АМС
|
|
|
1260
|
0,.11
|
30
|
45
|
АМС
|
|
|
1220
|
0,12
|
35
|
42
|
АМС
|
|
|
1200
|
012
|
где: АМС- аморфное состояние, сл.- слабые рефлексы.
Установлено, что при концентрациях вольфрама менее35-36вес.% сплавы представляют из себя пересыщенные твердые растворы на основе гранецентрированной кубической (ГЦК) решетки никеля. При этом с ростом содержания вольфрама период постоянной решетки увеличивается, а при Дк равных 5-10 масм2 согласно данным X-ray наряду с ГЦК структурой образуется интерметаллическое соединение Ni4W. Во всем диапазоне составов выше 36вес.% W сплавы Ni-W обладают аморфной структурой.
На основании модели роста по наименее плотноупакованным граням кристаллов предложен механизм формирования поликристаллических пленок Ni-W. Согласно которому рост ГЦК кристаллов обладающих осью текстуры 111 осуществляется преимущественно параллельно катоду (тангенциальный рост). Причина тангенциального роста связана с наличием в прикатодном пространстве пассивационной окисно-гидроокисной пленки 1.
С ростом концентрации атомов тугоплавкого элемента в пленках увеличивается количество дефектов кристаллической структуры – двойников, дислокаций, дефектов упаковки, происходит разбиение кристаллитов на более мелкие фрагменты (10нм). При достижении концентрации 35-36 вес.%W полностью нарушается дальний порядок в расположении атомов, структура пленок переходит в аморфное состояние. Согласно данным ЭМ исследований микроструктура аморфных пленок Ni-W имеет сеточный тип строения 2 с размером структурных неоднородностей порядка 5-10нм. Показано, что в аморфных пленках происходит смена механизма роста с тангенциального на нормальный. Данный результат объясняется с позиций изменения ближнего порядка в расположении атомов, диффузионных ограничений миграции атомов никеля по поверхности катода, формированием микрообластей со случайной упаковкой,
представляющих из себя сложные многогранники близкие по строению к структурам типа фаз Франка-Каспера, Лавеса и т.п.3. Отмечено, что по сравнению с аморфными пленками сплавов переходных металлов с металлоидами (ПМ-М), микроструктура аморфных пленок Ni-W характеризуется гораздо более мелким масштабом структурных неоднородностей. Сопоставляются также и другие структурные и физико-механические свойства аморфных пленок ПМ-М и никель- вольфрам.
-
Васько А.Т. Электрохимия молибдена и вольфрама. Киев: Наук. Думка, 1977, 147с.
-
Leamy H.J., Gilmer G.H., Dirks A.G. The microstructure of vapor deposited thin films.-Curr.top Mater. Sci. B, 1980, p.309-344.
-
Хафнер Ю. Теория стуктуры, стабильность и динамические свойства стекол, образованных простыми металлами // Металлические стекла / Под ред. Г.-Й.Гюнтеродта, Г.Бека, 1983, Т.1, с.373.
Достарыңызбен бөлісу: |