Наши журналы
Опубликовать статью Вход и регистрация
Расширенный поиск
Разделы статьи

ФАЗОВАЯ И СТРУКТУРНО-ФАЗОВАЯ РАЗУПОРЯДОЧЕННОСТЬ НА ПОВЕРХНОСТИ Ni-Si-ПОКРЫТИЙ НА СТАЛЯХ И НЕКОТОРЫХ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛАХ

Научная статья
Выпуск: № 1 (20), 2014
Опубликована:
2014/02/08
PDF

Иванов В.В.1, Попов С.В.2

1Кандидат химических наук, доцент;

2студент,

Южно-Российский государственный политехнический университет (НПИ) имени М.И. Платова

ФАЗОВАЯ И СТРУКТУРНО-ФАЗОВАЯ РАЗУПОРЯДОЧЕННОСТЬ НА ПОВЕРХНОСТИ Ni-Si-ПОКРЫТИЙ НА СТАЛЯХ И НЕКОТОРЫХ ТУГОПЛАВКИХ МЕТАЛЛАХ

Аннотация

Проанализирована возможное состояние фазовой и структурно-фазовой разупорядоченности в поверхностных слоях композиционных Ni-Si-покрытий на сталях.

Ключевые слова: разупорядоченное состояние, Ni-Si-покрытия.

Ivanov V.V.1, Popov S.V.2

1PhD in Chemistry, associate professor;

2student,

South-Russian state Polytechnic University (NPI) by name of M.I. Platov

PHASE AND STRUCTURAL PHASE DISORDERING ON SURFACE OF THE Ni-Si-COATS UPON STEELS AND SOME REFRACTORY METALS

Abstract

The possible phase and structural phase disordering states on surface of the Ni-Si-coats upon steels and some refractory metals were analysed.

Keywords: disordering state, Ni-Si-coats.

The compositions Me-Si (where Me is denotes a metals of iron group) as a wear and corrosion firmness coats upon iron, steels or refractory metals were investigated [1,2]. It is possible the best properties of the firm coats are conditioned by specific self-creation and accommodation processes, which follows on the coat’s surface. An analysis of the coexistence’s possibility of the phase and structural phase disordering on the Ni-Si-coats surface is the main task of this paper.

In Ni and Ni3Si structures the atoms are formed the cubic close packing [3]. All tetrahedral positions in cubic close packing from Ni-atoms of the structure NiSi2 are occupied by silicon atoms [3,4]. The structure Ni2Si presents itself the hexagonal close packing from Ni-atoms, in which half octahedral positions are occupied by silicon atom [4]. Monoclinic structure of the NiSi can be presented as a distorted variant of the hexagonal structure Ni2Si, in which is absent the half an Ni-atoms [3,4].

At mechanical influence on the surface material, being accompanied the point deformations and the increasing of the temperature before 1200oС, in surface layers of the Ni-Si-coat can simultaneously proceed the following processes:

1) the formation of other possible Si-containing compounds with more high contents silicon and to account mechanic-chemical reactions, bring about the following transitions:

Ni + 2Si Þ 1/3Ni3Si + 5/3Si Þ NiSi2,

Ni + Si Þ 1/2NiSi + 1/4Ni2Si + 1/4Si Þ NiSi,

as a result of realized phase disordering state;

2) the formation of possible set pseudo-phase for each silicon-containing phase, характеризующихся structured vicinity to the initial phase and developed network inter-phase borders; is it herewith realized structural phase disordering condition (table 1).

Table 1 - structural description of some phases in system Ni-Si and its possible modifications

Compo-sition Space group (z) Lattice complexes and its characteristiks Symmetry of structures with analogic or similar lattice complexes
Ni3Si Pm3m (1) Ni: J-3(c) 4/mmm Si: P-1(a) m3m P432, P`43m, Pm3, R`3m, P4mm 4/mmm, P`42m, P422,P4/m, P`4, Pmmm, Pmm2, P222, P2/m, Pm
q-Ni2Si P63/mmc (2) Ni: Pc-2(a)`3m, E-2(d)`6m2 Si: E-2(c)`6m2 P`62c, P63mc, P6322, P63/m, P63, P`31c, P31c
NiSi Pnma (4) Ni: BbAaFIa1xz- 4(c)m Si: BbAaFIa1xz- 4(c)m P212121, Pmc21, Pna21, Pmn21, P21/b
a-NiSi2 Fm3m (4) Ni: F-4(a) m3m Si: P2-8(c)`43m F432, Fm3, R`3m, I4/mmm, I4mm, I`42m, I422, I4/m, I`4, Fmmm, Immm, Fmm2, Imm2, F222, I222, B2/b

Notes: z – quantity of the formula unite of substance in unite cell volume.

Necessary to note that when turning from nickel to silicon-containing compounds the relative "loosing" of their structures begins with composition NiSi [3]. However, formally possible concentration change into surface layer and formation, in particular, the structure NiSi2, brings about more high importance micro-hardness and thermal stability to surface of the protectable material [2].

Thus, the considered possibility of the phase and structural phase disordering into surface layer nickel-silicon coats on steels, probably, can be a realization of the self-creation process and the effect to adaptability materials, which work in greatly unequilibrium states and function their own characteristic on necessary level of the manifestation. Let us notes, by analogy to this presentation about phase and structural phase disordering states [5,6] the modeling of inorganic substances with necessary properties, in particular, ionic conductivity [7-16], electrochemical activity [17-27] and anti-frictional properties [28-33] were realized.

References

  1. Гладышевский Е.И. Кристаллохимия силицидов и германидов. М.: Металлургия, 1971. – 296с.
  2. Самсонов Г.В., Виницкий И.М. Тугоплавкий соединения. М.: Металлургия, 1978. 560с.
  3. Матюшенко Н.Н., Кристаллические структуры бинарных соединений М.: Металлургия, 1969. 304с.
  4. Крипякевич П.И. Структурные типы интерметаллических соединений. М.: Наука, 1977. 290с.
  5. Иванов В.В. Комбинаторное моделирование вероятных структур неорганических веществ. Ростов н/Д: Изд-во СКНЦ ВШ, 2003. 204с.
  6. Иванов В.В. Концепция фазово-разупорядоченного состояния поверхности антифрикционных и износостойких покрытий на сталях // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки. 2005. № S1. С.128-130.
  7. Иванов В.В. Прогнозирование неорганических суперионных проводников с проводимостью по катиону одновалентной меди. // Дисс….канд. хим. наук. Свердловск, 1986. 135с.
  8. Иванов В.В., Коломоец А.М. Прогнозирование состава твердых электролитов на основе галогенидов меди // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1987. Т.23, №3. С.501-505.
  9. Иванов В.В., Коломоец А.М., Выборнов В.Ф., Швецов В.С. Суперионный проводник RbCu4Br3I2 и твердые растворы на его основе // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1988. Т.24, №2. С.299-302.
  10. Иванов В.В., Коломоец А.М., Швецов В.С. Суперионные проводники KСu4Br3+xI2-x // Электрохимия. 1990. Т.26, №2. С.183-185.
  11. Иванов В.В., Швецов В.С. Проводники NH4Cu4Br3+xI2-x с быстрым переносом ионов меди // Изв. АН СССР. Неорган. материалы, 1990. Т.26, №8. С.1734-1736.
  12. Иванов В.В. Суперионный проводник CuRb0,5K0,5Br3I2 // Неорган. материалы. 1992. Т.28, №1. С.220-221.
  13. Иванов В.В. Кристаллохимический анализ неорганических веществ по геометрическим ,-критериям как полуэмпирический метод прогнозирования катионных проводников // Неорган. материалы. 1992. Т.28, №3. С.665-667.
  14. Иванов В.В. Анализ возможностей использования изоморфизма для получения неорганических катионных проводников // Неорган. материалы, 1992. Т.28, №1. С.344-349.
  15. Иванов В.В., Скалозубов Д.М. Анализ возможности существования литийсодеpжащих соединений, изоструктурных Cu3VS4 // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1989. Т.25, №7. С.1205-1206.
  16. Иванов В.В., Скалозубов Д.М. Прогноз неорганических катионных проводников AaB8-aX4 (a=2, 5, 6) и A7B4X4 по геометрическим критериям для A3BX4 // Неорган. материалы. 1992. Т.28, №2. С.369-375.
  17. Езикян В.И., Ерейская Г.П., Иванов В.В. и др. Изучение твердофазной реакции взаимодействия диоксида марганца с гидроксидом лития // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1989. Т.25, №5. С.795-798.
  18. Ходарев О.Н., Филимонов Б.П., Ерейская Г.П., Иванов В.В. Исследование обратимости -MnO2 электродов в апротонных электролитах // Электрохимия. 1991. Т.27, №8. С.1046-1049.
  19. Иванов В.В., Ерейская Г.П., Езыкян В.И. и др. Электрохимическое и рентгенографическое исследование литиймарганцевой шпинели в литиевых химических источниках тока с апротонным электролитом // Электрохимия. 1992. Т.28, №3. С.468-471.
  20. Иванов В.В. Моделирование гомологических рядов соединений, включающих фрагменты структуры шпинели // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 1996. N1. С.67-73.
  21. Иванов В.В., Ерейская Г.П., Люцедарский В.А. Прогноз одномерных гомологических рядов оксидов металлов с октаэдрическими структурами // Изв. АН СССР. Неорган. материалы.1990. Т.26, №4. С.781-784.
  22. Иванов В.В., Ерейская Г.П. Структурно-комбинаторный анализ одномерных гомологических рядов оксидов переходных металлов с октаэдрическими структурами // Изв. АН СССР. Неорган. материалы. 1991. Т.27, №12. С.2690-2691.
  23. Bublikov E.I., Kulinich V.I., Ivanov V.V., Shcherbakova E.E. An X-Ray Diffraction Method for Determining the Amorphous Component of Electrolytic Precipitates // Industrial Laboratory, 1999. T.65, №11. C.713-715.
  24. Иванов В.В., Щербаков И.Н., Иванов А.В. Моделирование одноступенчатых р-слойных структур упорядоченных и разупорядоченных фаз внедрения щелочных металлов в графит // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки.  2010.  № 2. С.91-98.
  25. Беспалова Ж.И., Иванов В.В., Смирницкая И.В., и др. Исследование возможной фазовой разупорядоченности в металлооксидном активном покрытии титанового анода // Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Естеств. науки. 2008. № S1. С. 52-56.
  26. Bespalova Zh.I., Ivanov V.V., Smirnitskaya I.V., et al. Fabricatijn of a titanium anode with an active coating based on mixed oxides of base metals // Russian Journal of Applied Chemistry. 2010. Т.83. N.2. С.242-246.
  27. Ivanov V.V., Bespalova Zh.I., Smirnitskaya I.V., et al. Study of the composition of titanium anode with electrocatalytic coat based on cobalt, manganese, and nickel oxides // Russian Journal of Applied Chemistry. 2010. Т.83. N.5. С.831-834.
  28. Ivanov V.V., Balakai V.I., Ivanov A.V., Arzumanova A.V. Synergism in composite electrolytic nickel-boron-fluoroplastic coatings // Rus. J. Appl. Chem., 2006. Т.79. №4. С.610-613.
  29. Ivanov V.V., Balakai V.I., Kurnakova N.Yu. et al. Synergetic effect in nickel-teflon composite electrolytic coatings // Rus. J. Appl. Chem., 2008. Т.81. № 12. С.2169-2171.
  30. Balakai V.I., Ivanov V.V., Balakai I.V., Arzumanova A.V. Analysis of the phase disorder in electroplated nickel-boron coatings // Rus. J. Appl. Chem., 2009. Т.82. №.5. С.851-856.
  31. Иванов В.В., Ульянов А.К., Шабельская Н.П. Ферриты-хромиты переходных элементов: синтез, структура, свойства. М.: Издательский дом Академия Естествознания, 2013. 94с.
  32. Иванов В.В., Щербаков И.Н. Моделирование композиционных никель-фосфорных покрытий с антифрикционными свойствами. Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион», 2008. 112с.
  33. Щербаков И.Н., Иванов В.В., Логинов В.Т. и др. Химическое наноконструирование композиционных материалов и покрытий с антифрикционными свойствами. Ростов н/Д: Изд-во журн. «Изв. вузов. Сев.-Кавк. регион. Техн. науки», 2011. 132с.