Боридные мишени для совершенствования материалов покрытий

Вместе с Oerlikon Surface Solutions AG и Институтом материаловедения и технологий Венского технического университета компания Plansee Composite Materials GmbH проводит исследование на тему совершенствования материалов покрытий в одной из лабораторий имени Кристиана Доплера.

Боридные мишени, начиная с верхней левой: CrB2, TaB2, VB2, TiB2, ZrB2, NB2 и W2B5

К защитным покрытиям предъявляются чрезвычайно высокие требования. И это понятно, ведь их задача — повысить эффективность, улучшить потребительские свойства и увеличить срок службы прецизионных компонентов. К таким компонентам, помимо прочего, относятся режущие инструменты, лопасти турбин и клапаны в автомобильной промышленности. Программа исследования новых материалов покрытий с заданными свойствами, интенсивно реализуемая в настоящий момент, поможет соответствовать этим высоким требованиям. Покрытия на основе боридов кажутся весьма перспективными. Они применяются в самых разных областях, например в качестве сверхвысокотемпературных износоустойчивых и противоэрозионных покрытий, слоев, препятствующих оксидированию, или теплозащитных барьерных покрытий. Тем не менее исследования еще далеки от завершения, поскольку, если диапазон применения материалов покрытий на основе боридов будет расширяться, необходимо постоянно получать дополнительную информацию об этих материалах. Именно поэтому компания Plansee Composite Materials GmbH проводит исследование трехкомпонентных диборидов, в котором принимают участие Oerlikon Surface Solutions AG и Институт материаловедения и технологий Венского технического университета. В ходе исследования выбираются комбинации диборидов, над которыми проводятся эксперименты с образованием трехкомпонентных систем. В процессе совместного распыления используются сверхчистые диборидные мишени компании Plansee Composite Materials GmbH, с такими материалами, как CrB2, TaB2, VB2, TiB2, ZrB2, NB2 и W2B5. Исследуются самые разные химические формулы покрытий и изучаются их свойства.

Большие надежды возлагаются на покрытия из W1-xTaxB2. Добавление до 26 ат. % тантала к базовой кристаллической структуре WB2 повышает термостойкость с 800 °C до 1400 °C. Группа исследователей во главе с Паулем Майрхофером и Хельмутом Ридлем смогла предоставить теоретические и эмпирические доказательства того, что данный эффект основан на стабилизации вакансий кристаллической структуры. Кроме того, в различных публикациях группа доказала, что добавление тантала не оказывает никакого негативного влияния на чрезвычайно высокую изломостойкость α-WB2. Это принципиально важно, поскольку еще не были найдены сферы применения для большинства диборидов, причиной чего является их хрупкость. На основании результатов этого исследования Винсент Морайс, аспирант в составе группы исследователей из Венского технического университета, был удостоен золотой медали на международной конференции ICMCTF в апреле 2018 года.


Дополнительные сведения о трехкомпонентных боридах можно получить в сентябре на 83-м семинаре IUVSTA в г. Вадстена (Швеция).