Смачивание и работа адгезии расплава стекла Ge28Sb12Se60 к различным конструкционным материалам

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследованы смачивание и работа адгезии расплава стекла Ge28Sb12Se60 к нержавеющей стали марок AISI 201 и AISI 430 с обычной и азотированной поверхностями, титану и сплаву на основе карбида вольфрама ВК8 в интервале температур 480–530 °С. Установлено, что азотирование поверхности нержавеющей стали приводит к уменьшению работы адгезии халькогенидных расплавов к поверхности нержавеющей стали в 2–3 раза. Среди всех рассмотренных конструкционных материалов максимальная работа адгезии расплава стекла Ge28Sb12Se60 наблюдается к нержавеющей стали марки AISI 201, минимальная – к азотированной стали AISI 430.

Full Text

Restricted Access

About the authors

С. В. Мишинов

Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых Российской академии наук

Email: stepanov@ihps-nnov.ru
Russian Federation, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

Б. С. Степанов

Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых Российской академии наук

Author for correspondence.
Email: stepanov@ihps-nnov.ru
Russian Federation, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

В. С. Ширяев

Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых Российской академии наук

Email: stepanov@ihps-nnov.ru
Russian Federation, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

Е. Н. Лашманов

Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых Российской академии наук

Email: stepanov@ihps-nnov.ru
Russian Federation, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

А. С. Степанов

Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых Российской академии наук

Email: stepanov@ihps-nnov.ru
Russian Federation, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

Р. Д. Благин

Институт химии высокочистых веществ им. Г. Г. Девятых Российской академии наук

Email: stepanov@ihps-nnov.ru
Russian Federation, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

References

  1. Zakery A., Elliott S.R. Optical Properties and Applications of Chalcogenide Glasses: A Review // J. Non-Cryst. Solids. 2003. V. 330. P. 1–12. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2003.08.064
  2. Snopatin G.E., Shiryaev V.S., Churbanov M.F., Plotnichenko V.G., Dianov E.M. High-Purity Chalcogenide Glasses for Fiber Optics // Inorg. Mater. 2009. V. 45. P. 1439–1460. https://doi.org/10.1134/S0020168509130019
  3. Bae D.-S., Yeo J.-Bin, Lee H.-Yong. A Study on a Production and Processing Technique for a GeSbSe Aspheric Lens with a Mid-infrared Wavelength Band // J. Korean Chem. Soc. 2013. V. 62. P. 1610–1615. https://doi.org/10.3938/jkps.62.1610
  4. Grayson M., Krueper G., Xu B., Hjelme D., Gopinath J.T., Park W. GeSbSe Devices for Mid-Infrared Optical Sensing // Optical Sensors and Sensing Congress 2022 (AIS, LACSEA, Sensors, ES), Technical Digest Series (Optica Publishing Group, 2022), Р. SM4E.2. https://doi.org/10.1364/SENSORS.2022.SM4E.2
  5. Kadono K., Kitamura N. Recent Progress in Chalcogenide Glasses Applicable to Infrared Optical Elements Manufactured by Molding Technology // J. Ceram. Soc. Jpn. 2022. V. 130. P. 584–589. https://doi.org/10.2109/jcersj2.22079
  6. Parnell H., Furniss D., Tang Z., Fang Y., Benson T.M., Canedy C.L., Kim C.S., Kim M., Merritt C.D., Bewley W.W., Vurgaftman I., Meyer J.R., Seddon A.B. High Purity Ge-Sb-Se/S Step Index Optical Fibers // Opt. Mater. Express. 2019. V. 9. P. 3616–3626. https://doi.org/10.1364/OME.9.003616
  7. Kaswan A., Kumari V., Patidar D., Saxena N.S., Sharma K. Kinetics of Phase Transformations and Thermal Stability of GexSe70Sb30-x (x = 5, 10, 15, 20) Chalcogenide Glasses // New J. Glass Ceram. 2013. V. 3. P. 99–103. https://doi.org/10.4236/njgc.2013.34016.
  8. Carcreff J., Cheviré F., Lebullenger R., Gautier A., Chahal R., Adam J.L., Calvez L.T., Brilland L., Galdo E., Coq D.L., Renversez G., Troles J. Investigation on Chalcogenide Glass Additive Manufacturing for Shaping Mid-Infrared, Optical Components and Microstructured Optical Fibers // Crystals. 2021. V. 11. P. 1–12. https://doi.org/10.3390/cryst11030228
  9. Simon A.A., Badamchi B., Subbaraman H., Sakaguchi Y., Jones L., Kunold H., Rooyen I.J., Mitkova M. Introduction of Chalcogenide Glasses to Additive Manufacturing: Nanoparticle Ink Formulation, Inkjet Printing, and Phase Change Devices Fabrication // Sci. Rep. 2021. V. 11. P. 14311. https://doi.org/10.1038/s41598-021-93515-y
  10. Baudet E., Ledemi Y., Larochelle P., Morency S., Messaddeq Y. 3D-Printing of Arsenic Sulfide Chalcogenide Glasses // Opt. Mater. Express. 2019. V. 9. P. 2307–2317. https://doi.org/10.1364/OME.9.002307
  11. Shiryaev V.S., Kosolapov A.F., Pryamikov A.D., Snopatin G.E., Churbanov M.F., Biriukov A.S., Kotereva T.V., Mishinov S.V., Alagashev G.K., Kolyadin A.N. Development of Technique for Preparation of As2S3 Glass Preforms for Hollow Core Microstructured Optical Fibers // J. Optoelectron. Adv. Mater. 2014. V. 16. P. 1020–1025.
  12. Mishinov S.V., Stepanov B.S., Velmuzhov A.P., Shiryaev V.S., Lashmanov E.N., Potapov A.M., Evdokimov I.I. Wettability of Stainless Steel with a Ge28Sb12Se60 Glass Melt and Its Contact Adhesion Strength // J. Non-Cryst. Solids. 2022. V. 578. P. 121351. https://doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2021.121351
  13. Faltejsek P., Joska Z., Pokorný Z., Dobrocký D., Studený Z. Effect of Nitriding on the Microstructure and Mechanical Properties of Stainless Steels // Manuf. Technol. 2019. V. 19. P. 745–748. https://doi.org/10.21062/ujep/365.2019/a/1213-2489/MT/19/5/745
  14. Slima S.B. Ion and Gas Nitriding Applied to Steel Tool for Hot Work X38CrMoV5 Nitriding Type: Impact on the Wear Resistance // Mater. Sci. Appl. 2012. V. 3. P. 640–644. http://dx.doi.org/10.4236/msa.2012.39093
  15. Shaikhutdinova L.R., Khairetdinov E F., Khusainov Yu.G. Effect of Ion Nitriding on the Structural and Phase Composition and Mechanical Properties of High-Speed Steel R6M5 after SPD // Met. Sci. Heat Treat. 2020. V. 62. P. 263–268. https://doi.org/10.1007/s11041-020-00546-9
  16. Abdel-Moneim N.S., Mellor C.J., Benson T.M., Furniss D., Seddon A.B., Fabrication of Stable, Low Optical Loss Rib-Waveguides Via Embossing of Sputtered Chalcogenide Glass-Film on Glass-Chip // Opt. Quantum Electron. 2015. V. 47. P. 351–361. https://doi.org/10.1007/s11082-014-9917-z
  17. Cha D.H., Kim H., Hwang Y., Jeong J. Ch, Kim J. Fabrication of Molded Chalcogenide-Glass Lens for Thermal Imaging Applications // Appl. Opt. 2012. V. 51. P. 5649–5656. https://opg.optica.org/ao/abstract.cfm?URI=ao-51-23-5649
  18. Boyd K., Ebendorff-Heidepriem H., Monro T.M., Munch J. Surface Tension and Viscosity Measurement of Optical Glasses Using a Scanning CO2 Laser // Opt. Mater. Express. 2012. V. 2. P. 1101–1110. https://doi.org/10.1364/OME.2.001101
  19. Мишинов С.В., Чурбанов М.Ф., Ширяев В.С. Смачивание, поверхностное натяжение и работа адгезии расплавов стекол As2S3 и As2Se3 к кварцевому стеклу // Физ. хим. стекла. 2016. Т. 42. № 6. С. 713–720. https://doi.org/10.1134/S108765961606016X
  20. Мельниченко Т.Д., Феделеш В.И., Мельниченко Т.Н., Сандитов Д.С., Бадмаев С.С., Дамдинов Д.Г. О приближенной оценке поверхностного натяжения расплавов халькогенидных стекол // Физ. хим. стекла. 2009. Т. 35. № 1. С. 40–54. https://doi.org/10.1134/S1087659609010052
  21. Churbanov M.F., Mishinov S.V., Shiryaev V.S., Ketkova L.A. Contamination of Glassy Arsenic Sulfide by SiO2 Particles During Melt Solidification in Silica Glassware // J. Non-Cryst. Solids. 2018. V. 480. P. 3–7. http://dx.doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2017.04.006

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Surface morphology of the studied materials. a - AISI 430 original, b - AISI 430 nitrided, c - AISI 201 original, d - AISI 201 nitrided, e - titanium, f - VK8 alloy.

Download (82KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. A drop of molten Ge28Sb12Se60 glass on a substrate made of AISI 430 steel.

Download (11KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Schematic of the surface tension measurement process. a - initial moment, b - predominance of the surface tension force, c - predominance of the gravity force.

Download (13KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Temperature dependences of edge angles of wetting of investigated materials by Ge28Sb12Se60 glass melt. 1 - steel AISI 201, 2 - steel AISI 201 with nitrided surface, 3 - steel AISI 430, 4 - steel AISI 430 with nitrided surface, 5 - titanium, 6 - alloy ВК8.

Download (14KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Temperature dependence of surface tension of Ge28Sb12Se60 glass melt.

Download (12KB)
Indexing metadata
7. Fig. 6. Temperature dependences of adhesion work of Ge28Sb12Se60 glass melt to the studied materials. 1 - steel AISI 201, 2 - steel AISI 201 with nitrided surface, 3 - steel AISI 430, 4 - steel AISI 430 with nitrided surface, 5 - titanium, 6 - alloy ВК8.

Download (13KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences