Влияние примесей на адгезию на границе раздела TiAl/Al2O3

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Методом проекционных присоединенных волн в рамках теории функционала плотности изучено влияние примесей замещения на адгезию на границе раздела TiAl(111)/Al2O3(0001) с кислородным окончанием оксида. Показано, что переходные металлы и некоторые s,p-элементы, замещающие интерфейсный атом титана, приводят к уменьшению адгезии, тогда как элементы VB и VIB групп на Al-подрешетке незначительно усиливают химическую связь на границе раздела. Рассчитанные локальные плотности электронных состояний, распределения зарядовой плотности, заселенности перекрывания для связей интерфейсных атомов и другие электронные характеристики позволили выявить ключевые факторы, влияющие на адгезию на границе раздела сплав-оксид. Установлена корреляция между влиянием примеси на энергию связи на внутренней и внешней границах раздела. Сопоставление результатов с данными для границы раздела с обогащенным титаном сплавом Ti3Al показывает, что прочность интерфейса ослабевает с понижением содержания Ti в сплаве.

Об авторах

А. В. Бакулин

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук

Email: bakulin@ispms.tsc.ru

А. С. Кульков

Национальный исследовательский Томский государственный университет

С. Е. Кулькова

Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук;Национальный исследовательский Томский государственный университет

Список литературы

  1. Z. Li and W. Gao, in Intermetallics Research Progress, ed. by Y. N. Berdovsky, Nova Sci. Publ., New York (2008), p. 1.
  2. J. Dai, J. Zhu, C. Chen et al., J. Alloys Compd. 685, 784 (2016).
  3. M. R. Shanabarger, Appl. Surf. Sci. 134, 179 (1998).
  4. V. Maurice, G. Despert, S. Zanna et al., Acta Materialia 55, 3315 (2007).
  5. T. Izumi, T. Yoshioka, S. Hayashi et al., Intermetallics 9, 547 (2001).
  6. L. Y. Kong, J. Z. Qi, B. Lu et al., Surf. Coat. Technol. 204, 2262 (2010).
  7. T. Sasaki, T. Yagi, T. Watanabe et al., Surf. Coat. Technol. 205, 3900 (2011).
  8. M. Sebastiani and E. Bemporad, Intermetallics 37, 76 (2013).
  9. J. Q. Wang, L. Y. Kong, T. F. Li et al., J. Therm. Spray Technol. 24, 467 (2015).
  10. J. Q. Wang, L. Y. Kong, T. F. Li et al., Appl. Surf. Sci. 361, 90 (2016).
  11. J. Q. Wang, L. Y. Kong, J. Wu et al., Appl. Surf. Sci. 356, 827 (2015).
  12. J. Huang, F. Zhao, X. Cui et al., Appl. Surf. Sci. 582, 152444 (2022).
  13. H. Li, L. Liu, S. Wang et al., Acta Metallurgica Sinica 42, 897 (2006).
  14. S. Y. Liu, J. X. Shang, F. H. Wang et al., Phys. Rev. B 79, 075419 (2009).
  15. H. Li, S. Wang, and H. Ye, J. Mater. Sci. Technol. 25, 569 (2009).
  16. S. Y. Liu, J. X. Shang, F. H. Wang et al., J. Phys.: Condens. Matter 21, 225005 (2009).
  17. Y. Song, J. H. Dai, and R. Yang, Surf. Sci. 606, 852 (2012).
  18. S. E. Kulkova, A. V. Bakulin, Q. M. Hu et al., Comput. Mater. Sci. 97, 55 (2015).
  19. L. Wang, J. X. Shang, F. H. Wang et al., Acta Materialia 61, 1726 (2013).
  20. S. E. Kulkova, A. V. Bakulin, and S. S. Kulkov, Comput. Mater. Sci. 170, 109136 (2019).
  21. A. V. Bakulin, S. Hocker, S. Schmauder et al., Appl. Surf. Sci. 487, 898 (2019).
  22. Y. Koizumi, M. Kishimoto, Y. Minamino et al., Philos. Mag. A 88, 2991 (2008).
  23. А. В. Бакулин, А. М. Латышев, С. Е. Kulkova, ЖЭТФ 152, 164 (2017).
  24. S. E. Kulkova, A. V. Bakulin, and S. S. Kulkov, Latv. J. Phys. Tech. Sci. 6, 20 (2018).
  25. А. В. Бакулин, С. С. Кульков, С. Е. Кулькова, ЖЭТФ 157, 688 (2020).
  26. E. Epifano and G. Hug, Comput. Mater. Sci. 174, 109475 (2020).
  27. D. Conn'etable, A. Prillieux, C. Thenot et al., J. Phys.: Condens. Matter 32, 175702 (2020).
  28. A. V. Bakulin, S. S. Kulkov, and S. E. Kulkova, Intermetallics 137, 107281 (2021).
  29. Y. Song, F. J. Xing, J. H. Dai et al., Intermetallics 49, 1 (2014).
  30. J. H. Dai, Y. Song, and R. Yang, Intermetallics 85, 80 (2017).
  31. B. Wang, J. Dai, X. Wu et al., Intermetallics 60, 58 (2015).
  32. Y. Li, J. H. Dai, and Y. Song, Comput. Mater. Sci. 181, 109756 (2020).
  33. A. V. Bakulin, S. S. Kulkov, and S. E. Kulkova, Appl. Surf. Sci. 536, 147639 (2021).
  34. А. В. Бакулин, С. С. Кульков, С. Е. Кулькова, Изв. вузов. Физика 63, 3 (2020).
  35. A. V. Bakulin, S. S. Kulkov, S. E. Kulkova et al., Metals 10, 1298 (2020).
  36. D. J. Siegel, L. G. Hector, Jr., and J. B. Adams, Phys. Rev. B 65, 085415 (2002).
  37. P. E. Bl¨ochl, Phys. Rev. B 50, 17953 (1994).
  38. G. Kresse and J. Joubert, Phys. Rev. B 59, 1758 (1999).
  39. J. P. Perdew, K. Burke, and M. Ernzerhof, Phys. Rev. Lett. 77, 3865 (1996).
  40. M. Lucht, M. Lerche, H. C. Wille et al., J. Appl. Cryst. 36, 1075 (2003).
  41. P. Villars and L. D. Calvert, Pearson's Handbook of Crystallographic Data for Intermetallic Phases, ASM, Materials Park, OH (1991).
  42. T. A. Manz and N. G. Limas, RSC Adv. 6, 47771 (2016).
  43. N. G. Limas and T. A. Manz, RSC Adv. 6, 45727 (2016).
  44. T. A. Manz, RSC Adv. 7, 45552 (2017).
  45. W. M. Haynes, CRC Handbook of Chemistry and Physics, 96th Edition, CRC Press/Taylor and Francis, Boca Raton, FL (2015), p. 9.

© Российская академия наук, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах