Inorganic MaterialsInorganic MaterialsНеорганические материалы0002-337X3034-5588The Russian Academy of Sciences23187710.31857/S0002337X23070059VFCNXSArticlesСтатьиUnknownCorrosion Resistance of GdTbDyHoSc and GdTbDyHoY High-Entropy Rare-Earth Alloys with Protective CoatingsКоррозионная стойкость высокоэнтропийных сплавов редкоземельных элементов GdTbDyHoSc и GdTbDyHoY с защитными покрытиямиGelchinskiyB. R.ГельчинскийБ. Р.ivan.sipatov@gmail.comIgnatievaE. V.ИгнатьеваЕ. В.ivan.sipatov@gmail.comPetrovaS. A.ПетроваС. А.grig@solid.nsc.ruKorolevO. A.КоролёвО. А.ivan.sipatov@gmail.comVaraksinA. V.ВараксинА. В.vorax@yandex.ruSipatovI. S.СипатовИ. С.ivan.sipatov@gmail.comIlinykhN. I.ИльиныхН. И.ninail@bk.ruRempelA. A.РемпельА. А.
Russian Federation

Academician of the RAS

академик

rempel.imet@mail.ruInstitute of Metallurgy of the Ural Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут металлургии УрО РАНInstitute of Metallurgy, Ural Branch, Russian Academy of SciencesИнститут металлургии УрО РАНInstitute of Metallurgy of the Ural Branch of the RASИнститут металлургии УрО РАНInstitute of Metallurgy, Ural Branch, Russian Academy of SciencesИнститут металлургии УрО Российской академии наукInstitute of Metallurgy, Ural Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут металлургии Уральского Отделения Российской академии наук0107202359775075825122023Copyright ©; 2023, Б.Р. Гельчинский, Е.В. Игнатьева, С.А. Петрова, О.А. Королев, А.В. Вараксин, И.С. Сипатов, Н.И. Ильиных, А.А. РемпельCopyright ©; 2023, Б.Р. Гельчинский, Е.В. Игнатьева, С.А. Петрова, О.А. Королев, А.В. Вараксин, И.С. Сипатов, Н.И. Ильиных, А.А. Ремпель2023Б.Р. Гельчинский, Е.В. Игнатьева, С.А. Петрова, О.А. Королев, А.В. Вараксин, И.С. Сипатов, Н.И. Ильиных, А.А. РемпельБ.Р. Гельчинский, Е.В. Игнатьева, С.А. Петрова, О.А. Королев, А.В. Вараксин, И.С. Сипатов, Н.И. Ильиных, А.А. Ремпельhttps://journals.rcsi.science/0002-337X/article/view/231877

We have studied for the first time the feasibility of using Al2O3 and Al : Zn (1 : 1) coatings produced by supersonic plasma spraying for protecting GdTbDyHoSc and GdTbDyHoY high-entropy rare-earth (RE) alloys from corrosion in a salt-fog chamber. The results demonstrate that, under salt fog conditions, Al2O3 coatings break down through local surface activation, resulting in pitting corrosion, with a considerable fraction of the coating on the main material remaining intact. The alloys coated with Al : Zn (1 : 1) exhibit lower corrosion resistance under salt fog conditions as a consequence of electrochemical corrosion. Interaction of Al2O3 with NaCl limits the suitability of such coatings for protecting high-entropy RE alloys under salt fog conditions. Limitations refer to the specimen test time and coating thickness.

Впервые исследована возможность использования Al2O3- и Al : Zn (1 : 1)-покрытий, нанесенных методом сверхзвукового плазменного напыления, в качестве защитных для высокоэнтропийных сплавов (ВЭС) редкоземельных элементов (РЗМ) GdTbDyHoSc и GdTbDyHoY от коррозии в камере соляного тумана. Показано, что покрытие Al2O3 в условиях соляного тумана разрушается по механизму локальной активации поверхности, появляется питтинговая коррозия и при этом сохраняется значительная доля покрытия на основном материале. Образцы с покрытием Al : Zn (1 : 1) в условиях соляного тумана показывают меньшую стойкость вследствие электрохимической коррозии. Взаимодействие Al2O3 с NaCl делает данное покрытие ограниченно годным для защиты сплавов РЗМ ВЭС в условиях соляного тумана. Ограничения касаются времени испытания образцов и толщины нанесенного покрытия.

high-entropy alloysrare-earth metalssalt-fog chamberprotective coatingssupersonic plasma sprayingвысокоэнтропийные сплавыредкоземельные металлыкамера соляного туманазащитные покрытиясверхзвуковое плазменное напылениеГельчинский Б.Р., Балякин И.А., Юрьев А.А., Ремпель А.А. Высокоэнтропийные сплавы: исследование свойств и перспективы применения в качестве защитных покрытий // Успехи химии. 2022. Т. 91. С. RCR5023.  https://doi.org/10.1070/RCR5023Рогачев А.С. Структура, стабильность и свойства высокоэнтропийных сплавов // Физ. мет. металловед. 2020. Т. 121. № 8. С. 807–841.  https://doi.org/10.31857/S0015323020080094Gelchinski B.R., Balyakin I.A., Ilinykh N.I., Rempel A.A. Analysis of the Probability of Synthesizing High-Entropy Alloys in the Systems Ti–Zr–Hf–V–Nb, Gd–Ti–Zr–Nb–Al, and Zr–Hf–V–Nb–Ni // Phys. Mesomech. 2021. V. 24. № 6. P. 701–706. https://doi.org/10.1134/S1029959921060084Chen T.K., Shun T.T., Yeh J.-W., Wong M.S. Nanostructured Nitride Films of Multi-Element High-Entropy Alloys by Reactive DC Sputtering // Surf. Coat. Technol. 2004. V. 188–189. P. 193–200. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2004.08.023Zhang Y., Zuo T.T., Tang Z., Gao M.C., Dahmen K.A., Liaw P.K., Lu Z.P. Microstructures and Properties of High-Entropy Alloys // Prog. Mater. Sci. 2014. V. 61. P. 1–93. https://doi.org/10.1016/j.pmatsci.2013.10.001Takeuchi K., Amiya T., Wada K., Yubuta W., Zhang W. High-Entropy Alloys with a Hexagonal Close-Packed Structure Designed by Equi-Atomic Alloy Strategy and Binary Phase Diagrams // JOM. 2014. V. 66. P. 1984–1992. https://doi.org/10.1007/s11837-014-1085-xChang C.-H., Titus M.S., Yeh J.-W. Oxidation Behavior between 700 and 1300°C of Refractory TiZrNbHfTa High-Entropy Alloys Containing Aluminum. // Adv. Eng. Mater. 2018. V. 20. P. 1700948. https://doi.org/10.1002/adem.201700948Батаева З.Б., Руктуев А.А., Иванов И.В., Юргин А.Б., Батаев И.А. Обзор исследований сплавов, разработанных на основе энтропийного подхода // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2021. Т. 23. № 2. С. 116–146. https://doi.org/10.17212/1994-6309-2021-23.2-116-146Рыльцев Р.Е., Эстемирова С.Х., Ягодин Д.А., Стерхов Е.В., Упоров С.А. Структура, термическая стабильность и транспортные свойства жаропрочного высокоэнтропийного сплава ZrTiIHfNb // ФТТ. 2021. Т. 63. № 12. С. 1974–1977.Упоров С.А., Эстемирова С.Х., Стерхов Е.В., Зайцева П.В., Скрыльник М.Ю., Шуняев К.Ю., Ремпель А.А. Особенности кристаллизации, структуры и термической стабильности высокоэнтропийных сплавов GdTbDyHoSc и GdTbDyHoY // Расплавы. 2022. № 5. С. 443–453. https://doi.org/10.31857/S0235010622050097Gates-Rector S., Blanton T. The Powder Diffraction File: A Quality Materials Characterization Database // Powder Diffr. 2019. V. 34. № 4. P. 352–360. https://doi.org/10.1017/S0885715619000812Rietveld H.M. A Profile Refinement Method for Nuclear and Magnetic Structures // J. Appl. Crystallogr. 1969. № 2. P. 65–71. https://doi.org/10.1107/S0021889869006558Ilinykh S.A., Sarsadskih K.I., Chusov S.A., Korolev O.A., Achmetshin S.M., Krashaninin V.A. The Study of Powder Coatings Based on Al and Ni, Obtained by Supersonic Plasma Spraying // J. Phys. Conf. Ser. 2019. V. 1281. P. 012027. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1281/1/012027Ильиных С.А., Криворогова А.С., Ильиных Н.И., Долматов А.В., Гельчинский Б.Р., Леонтьев Л.И. Упрочнение деталей машин и механизмов, изготовленных из алюминиевых сплавов, методом сверхзвукового плазменного напыления // Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия, сварка. Материалы 14-й Международной научно-технической конференции, посвященной 60-летию порошковой металлургии Беларуси. Минск, 2020. С. 473–479.Ilinykh S.A., Krashaninin V.A., Ilinykh N.I., Leontiev L.I. Modification of the Surface of Structural Materials by Concentrated Energy Flows in order to Improve their Performance Properties // Key Eng. Mater. 2022. V. 910. P. 507–513. https://www.scientific.net/KEM.910.507Spedding F.H., Sanden B., Beaudry B.J. The Er–Y, Tb–Ho, Tb–Er, Dy–Ho, Dy–Er and Ho–Er Phase Systems // J. Less-Common Met. 1973. V. 31. P. l–13.Осипов К.А., Галкин Б.Д., Уразалиев У.С. Электронографическое исследование структуры пленок системы окись алюминия–вольфрам // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1973. Т. 9. № 10. С. 1738–1740.Гемпел К.А. Справочник по редким металлам; пер. с англ. М.: Мир, 1965. 946 с.