Opis rezultatów projektu

POPULARYZATORSKI OPIS REZULTATÓW PROJEKTU
Właściwości termodynamiczne trójskładnikowych stopów Al-Ni-Zr i Al-Hf-Ni takie
jak nadmiarowe potencjały termodynamiczne exGAlNiZr i exGAlNiHf oraz potencjały chemiczne
µAl(AlNiZr), µNi(AlNiZr), µZr(AlNiZr), µAl(AlNiHf), µNi(AlNiHf), i µHf(AlNiHf) zostały wyznaczone
numerycznie na podstawie właściwości termodynamicznych stopów dwuskładnikowych
tworzących badane stopy trójskładnikowe.
Wyznaczone wartości potencjałów chemicznych zastosowano w symulacji procesu
dyfuzji pierwiastków w warstwach alumindkowych modyfikowanych hafnem lub cyrkonem,
nanoszonych na podłoże czystego niklu metodami PVD i CVD. W symulacji procesu dyfuzji
składników w warstwach modyfikowanych cyrkonem zastosowano metodę dwóch prędkości
(bi-velocyty method). Wyróżniono dwa przypadki:
1. mała zawartość cyrkonu lub hafnu –metoda CVD
2. duża zawartość cyrkonu lub hafnu – metoda PVD
W obydwu przypadkach wyniki obliczeń zgadzają się z danymi doświadczalnymi.
Proces dyfuzji składników w warstwach modyfikowanych hafnem symulowano
stosując uogólnioną metoda Darkena. Uzyskane wyniki porównano z doświadczalnymi
wartościami stężenia składników w warstwach osadzanych metodami PVD i CVD. Również
w tym przypadku wartości obliczone na podstawie zaproponowanego modelu są zbliżone do
wartości doświadczalnych.
Stwierdzono, że zarówno hafn jak i cyrkon zachowują się jak markery, nie biorą
udziału w procesie dyfuzji. Model dyfuzji opisujący powstawanie niemodyfikowanych
warstw alumindkowych opisuje również powstawanie warstw alumindkowych
modyfikowanych hafnem i cyrkonem.
Analiza składu fazowego i chemicznego oraz morfologii mikrostruktury składników
fazowych warstw wytwarzanych metodą CVD wykazała, że w warstwie występują trzy fazy:
-NiAl. bezpośrednio na podłożu na niklu, w strefie środkowej ’-Ni3Al i następnie -NiAl.
Hafn i cyrkon osadzane w procesie CVD równocześnie z aluminium występują w
postaci wydzieleń o strukturze heksagonalnej (Hf: a=3,196 nm, c=5,058 nm), (Zr: a=3,232
nm i c=5,147 nm)
Hafn i cyrkon osadzany na podłożu niklu metodą PVD tworzy warstwę faz
międzymetalicznych o składzie odpowiadającym fazom Ni5Hf lub Ni5Zr, Ni2Zr, NiZr
Powłoki alumindkowe modyfikowane hafnem lub cyrkonem powstają w wyniku
odrdzeniowej dyfuzji niklu i dordzeniowej dyfuzji aluminium. Obliczenia numeryczne oraz
analiza mikrostruktury wytworzonych warstw wykazały, że hafn i cyrkon są markerami w
procesie dyfuzji. i występują w postaci nanocząsteczek (gdy stężenie jest małe, poniżej 1%
at.- proces CVD) lub związków międzymetalicznych (dla większych stężeń, kilka % at. –
proces PVD).