Представлены результаты получения композитного покрытия Al2O3 на титане методом электронно-лучевой наплавки в форвакуумной области давлений (3…30 Па). Исследована микроструктура, фазовый состав и механические свойства полученного композитного слоя. Методами сканирующей электронной микроскопии, энергодисперсионного анализа и рентгенофазового анализа установлено, что покрытие состоит преимущественно из ?-фазы Al2O3 (82 %), а также содержит ?-Ti и кубический TiO. Средняя микротвердость поверхности достигает 13,6 ГПа, что в 5 раз выше микротвердости исходного титана. Показано, что предварительное обезгаживание порошка электронным пучком обеспечивает стабильность процесса и формирование плотного композитного слоя. Полученные результаты демонстрируют перспективность разработанного метода для создания керамических покрытий на титане.
Алексей Александрович Зенин – доцент, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Илья Юрьевич Бакеев – доцент, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Анна Викторовна Долгова – аспирант, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
Александр Сергеевич Климов – профессор, кафедра физики, Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
1. Song W., Jiang B., Ji D. Fabrication of a thick crystalline Al2O3 coating with insulation and high thermal conductivity via anodic oxidation and subsequent mic arc discharge treatment // Coatings. 2020. V. 10, No. 1. P. 38.
2. Grishina E. P., Kudryakova N. O., Ramenskaya L. M. Thin-film Al2O3 coating on low carbon steel obtained by the sol-gel method with different peptizing acids: Corrosion investigation // Thin Solid Films. 2022. V. 746. P. 139125.
3. Белюк С. И., Самарцев В. П., Гальченко Н. К. и др. Электронно-лучевая наплавка в черной металлургии // Физическая мезомеханика. 2006. Т. 9, № S1. С. 157 – 160.
4. Hassel T., Beniyash A., Klimov G. Non-vacuum electron beam welding and cutting of cupper // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020. No. 759. P. 012003.
5. Cordero Z. C., Meyer H. M., Nandwana P., Dehoff R. R. Powder bed charging during electron-beam additive manufacturing // Acta Materialia. 2017. V. 124. P. 437 – 445.
6. Stevens-Kalceff M. A. Micromodification of silicon dioxide in a variable pressure/environmental scanning electron microscope // Applied Physics Letters. 2001. V. 79, No. 19. P. 3050 – 3052.
7. Toth M., Phillips M. R., Craven J. P., et al. Electric fields produced by electron irradiation of insulators in a low vacuum environment // Journal of applied physics. V. 91, No. 7. P. 4492 – 4499.
8. Burdovitsin V. A., Oks E. M., Zolotukhin D. B. Effect of collector potential on the beam-plasma formed by a forevacuum-pressure plasma-cathode electron beam source // Journal of Physics D: Applied Physics. 2018. V. 51. P. 304006.
9. Ye J., Chen T., Korner C. Correlating outgassing and smoke phenomenon in electron beam powder bed fusion of Ti6Al4V using a residual gas analyzer // Prog Addit Manuf. 2025. V. 10. P. 2191 – 2203.
10. Lanin S. N., Bannykh A. A., Vinogradov A. E., et al. Adsorption properties of aluminium oxide modified with palladium, gold, and cerium oxide nanoparticles // Russian Journal of Physical Chemistry A. 2016. V. 90. P. 1427.
11. Окс Е. М. Источники электронов с плазменным катодом: физика, техника, применения. Томск: Изд-во научно-технической литературы, 2005. 212 с
12. Bakeev I. Y., Klimov A. S., Oks E. M., Zenin A. A. Features of the formation of a focused electron beam by a forevacuum-pressure plasma-cathode source with single emission channel // IEEE Transactions on Plasma Science. 2022. V. 50, No. 2. P. 289 – 294.
13. Стельмах Я. А., Крушинская Л. А., Курапов Ю. А. и др. Композиционный наноматериал системы Al2O3–Ag, полученный способом электронно-лучевого осаждения в вакууме // Современная электрометаллургия. 2013. Т. 2. С. 7 – 11.
14. Bakeev I. Yu., Zenin A. A., Tyun'kov A. V., Klimov A. S. Composition of the gas atmosphere during the electron beam interaction with the alumina powder in the forevacuum pressure range // Proceedings of the TUSUR University. 2016. V. 19, No. 4. P. 13 – 16.
15. Абызов А. М. Оксид алюминия и алюмооксидная керамика (Обзор). Часть 1. Свойства Al2O3 и промышленное производство дисперсного Al2O3 // Новые огнеупоры. 2019. № 1. С. 16 – 23.
16. Ульянова Т. М., Крутько Н. П., Дятлова Е. М. и др. Твердофазные процессы в керамической матрице системы SiO2–Al2O3–TiO2 с добавкой волокнистого наноструктурного оксида алюминия // Стекло и керамика. 2010. Т. 83, № 2. С. 13 – 17.[Ul’yanova T. M., Krut’ko N. P., Dyatlova E. M., et al. Solid-phase processes in a ceramic matrix in the system SiO2–Al2O3–TiO2 with addition of fibrous nanostructural aluminum oxide // Glass Ceram. 2010. V. 67(1) Р. 47 – 51.]
17. Lechner M. D., Martienssen W., Warlimont H. Springer handbook of condensed matter and materials data. Berlin: Springer, 2005. Ch. 3.2. P. 431 – 476.
Статью можно приобрести
в электронном виде!
PDF формат
700 руб
DOI: 10.14489/glc.2026.08.pp.022-029
Тип статьи:
Научная статья
Оформить заявку
