Смачивание и работа адгезии расплава стекла Ge28Sb12Se60 к различным конструкционным материалам

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

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.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

С. В. Мишинов

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

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

Б. С. Степанов

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

Автор, ответственный за переписку.
Email: stepanov@ihps-nnov.ru
Россия, 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
Россия, 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
Россия, 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
Россия, 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
Россия, 603137 Нижний Новгород, ул. Тропинина, 49

Список литературы

  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

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Морфология поверхности исследуемых материалов. a – AISI 430 исходная, б – AISI 430 азотированная, в – AISI 201 исходная, г – AISI 201 азотированная, д – титан, е – сплав ВК8.

Скачать (82KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Капля расплавленного стекла Ge28Sb12Se60 на подложке из стали AISI 430.

Скачать (11KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Схема процесса измерения поверхностного натяжения. а – начальный момент, б – преобладание силы поверхностного натяжения, в – преобладание силы тяжести.

Скачать (13KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Температурные зависимости краевых углов смачивания исследуемых материалов расплавом стекла Ge28Sb12Se60. 1 – сталь AISI 201, 2 – сталь AISI 201 с азотированной поверхностью, 3 – сталь AISI 430, 4 – сталь AISI 430 с азотированной поверхностью, 5 – титан, 6 – сплав ВК8.

Скачать (14KB)
Метаданные
6. Рис. 5. Температурная зависимость поверхностного натяжения расплава стекла Ge28Sb12Se60.

Скачать (12KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Температурные зависимости работы адгезии расплава стекла Ge28Sb12Se60 к исследуемым материалам. 1 – сталь AISI 201, 2 – сталь AISI 201 с азотированной поверхностью, 3 – сталь AISI 430, 4 – сталь AISI 430 с азотированной поверхностью, 5 – титан, 6 – сплав ВК8.

Скачать (13KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024