- PII
- 10.31857/S0015323025050112-1
- DOI
- 10.31857/S0015323025050112
- Publication type
- Article
- Status
- Published
- Authors
- Volume/ Edition
- Volume 126 / Issue number 5
- Pages
- 619-628
- Abstract
- This study developed modes of surface modification of a niobium-molybdenum alloy by nitrogen ion implantation to investigate the effect of treatment on the alloy's protective properties during high-temperature oxidation. The chemical and phase composition of the modified surfaces was analyzed by X-ray spectral microanalysis and X-ray diffraction. The thickness of the implanted layer was determined by transmission electron microscopy. The results of the modulus of elasticity, microhardness, and nanohardness measurements of the alloy samples in their initial and nitrogen-implanted states are presented. The implanted and initial alloys were evaluated for resistance to high-temperature oxidation in air for 15, 30, and 60 minutes at a temperature of 900°C. The surface structure was examined, and the thickness of the oxide layer was determined after high-temperature oxidation tests using scanning electron microscopy. The specific weight gain of the samples was measured during the testing process. The results show that, in the ion implantation modes used, nitrogen concentrations of up to 39.3 at% are achieved at a depth of approximately 100 nm in the surface layer, with the formation of niobium nitrides. Moreover, the treatment enhances the alloy's mechanical properties, including an increase in the modulus of elasticity, microhardness, and nanohardness as well as improve the alloy's resistance to high-temperature oxidation, as evidenced by the formation of thinner oxide layers and a lower weight gain compared to the untreated alloy.
- Keywords
- ниобий-молибденовые сплавы модифицирование поверхности ионная имплантация азот нитриды высокотемпературное окисление защитные покрытия механические свойства
- Date of publication
- 21.11.2025
- Year of publication
- 2025
- Number of purchasers
- 0
- Views
- 3
References
- 1. Каблов Е.Н., Оспенникова О.Г., Базылева О.А. Материалы для высокотеплонагруженных деталей газотурбинных двигателей // Вестник Московского государственного технического ун-та им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение. 2011. № SP2. C. 13–19.
- 2. Даутов С.С., Смыслов А.М. К вопросу обеспечения сопротивления высокотемпературной газовой коррозии лопаток ГТД из интерметаллидных сплавов системы Ti-Al // Вестник Рыбинской государственной авиационной технологической академии им. П.А. Соловьева. 2017. № 1(40). C. 138–141.
- 3. Каблов Е.Н. (ред.). Литые лопатки газотурбинных двигателей: сплавы, технологии, покрытия М.: Наука, 2006. 632 с.
- 4. Каблов Е.Н. Инновационные разработки ФГУП “ВИАМ” ГНЦ РФ по реализации “Стратегических направлений развития материалов и технологий их переработки на период до 2030 года” // Авиационные материалы и технологии. 2015. № 1(34). C. 3–33.
- 5. Tanaka R., Kasama A., Fujikura M., Iwanaga I., Tanaka H., Matsumura Y. Research and development of niobium-based superalloys for hot components of gas turbines // Proceeding of the International Gas Turbine Congress (November 2–7, 2003, Tokyo). Tokyo. GTSJ Publ. 2003. P. 1–5.
- 6. Zhang Y., Fu T., Yu L., Cui K., Wang J., Shen F., Zhang X., Zhou K. Anti-corrosion coatings for protecting Nb-based alloys exposed to oxidation environments: a review // Met. Mater. Intern. 2023. V. 29. No. 1. P. 1–17.
- 7. Кашин Д.С., Стехов П.А. Защитные покрытия для жаропрочных сплавов на основе ниобия // Труды ВИАМ. 2015. № 6. C. 1–6.
- 8. Воробьёв В.Л., Гладышева В.С., Быков П.В., Быстров С.Г., Климова И.Н., Сюгаев А.В., Колотов А.А., Баянкин В.Я. Влияние поочередного облучения ионами О+ и N+ на состав, структуру и электрохимические свойства сплава системы Ti–Al–V // ФММ. 2024. Т. 125. № 5. C. 603–613.
- 9. Гусева М.И., Гордеева Г.В. Имплантация ионов азота, углерода и фосфора в металлы // Атомная энергия. 1986. Т. 61. № 1. С. 47–48.
- 10. Oliveira R.M., Hoshida L., Oliveira A.C., Silva M.M.N.F., Pichon L., Santos N.M. Evaluation of the resistance to oxidation of niobium treated by high temperature nitrogen plasma-based ion implantation // Surface Coatings Techn. 2017. V. 312. P. 110–116.
- 11. Oliveira R.M., Oliveira A.C., Carreri F.C., Gomes G.F., Ueda M., Silva M.M.N.F., Pichon L., Tóth A. Detailed surface analyses and improved mechanical and tribological properties of niobium treated by high temperature nitrogen plasma-based ion implantation // Appl. Surface Sci. 2013. V. 283. P. 382–388.
