Труды КНЦ вып.9 (ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ вып. 1/2018(9) часть 1)

работе результаты исследований нанопористых оксидных пленок гетерогенного состава, сформированных анодированием жаропрочного порошкового TiAl, свидетельствуют о перспективности дальнейшего изучения анодированного порошка алюминида титана. Ключевые слова: анодирование, нанопористые, оксидные пленки, порошковый сплав, алюминид титана. ANODIZATION OF TITANIUM ALUMINIDE K. V. S tepanova1, N. M. Iakovleva1, A. N. Koka tev1, H. Pettersson2 1Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, Russia 2Halmstad University, Halmstad, Sweden A b stra c t The paper focuses on the problem of nanostructuring titanium aluminide surface during electrochemical anodization in fluorine-containing electrolytes. Nanoporous oxide films with heterogeneous structure, fabricated by m eans of anodization of high-temperature resistant powdered TiAl, were studied. The results obtained show that further study of titanium aluminide anodized powder has a great potential. Keywords: anodization, nanoporous, oxide films, powder alloy, titanium aluminide. Алюминид титана у-TiAl (33 до 46 вес. % Al) обладает жаропрочностью и жаростойкостью, сравнимой с никелевыми суперсплавами [1], а предварительное нанесение на поверхность защитных покрытий увеличивает температурный интервал эксплуатации до 10 7 3 - 117 3 К [1]. Учитывая сложность предлагаемых технологий нанесения защитных покрытий, разработка более простых методов является актуальной проблемой для реализации высокотемпературных применений у-TiAl. Известно [2, 3], что с помощью электрохимического анодирования во фторсодержащем растворе 10 % H 2 S 04 + 0 ,15 % HF возможно получение самоорганизованных оксидов с нанопористой или нанотрубчатой мезоструктурой на поверхности алюминида титана. Показано [2], что на поверхности TiA l (36 вес. % Al) образуется пористая пленка, состоящая из оксидов A l 203 и Ti02 в примерно равном соотношении. Весьма перспективно использование образцов из спеченных порошков алюминида титана. Дальнейшая модификация поверхности микрочастиц порошка анодированием, приводящая к росту наноструктурированной оксидной пленки, должна увеличить удельную поверхность и, соответственно, улучшить биосовместимость, каталитическую активность, а также жаростойкость и жаропрочность материала. Изучение закономерностей роста самоорганизованных наноструктурированных анодно-оксидных пленок (АОП) на порошковом TiA l является весьма актуальной задачей, поскольку открывает перспективы создания новых фотокаталитически активных наноматериалов. Известно, что нанокристаллический Ti02 проявляет фотокаталитическую активность [4] под действием УФ-облучения. Приоритетным направлением последних лет является поиск путей создания оксидов титана с фотокаталитической активностью не только в УФ , но и в видимом, и даже инфракрасном, диапазоне электромагнитного излучения [5]. Перспективным является также получение нанокомпозитов Ti02 — A l 203 , поскольку при этом возможны дополнительные межзонные переходы, уменьшающие оптическую ширину запрещенной зоны (Eg) и сдвигающую диапазон фотокаталитической активности в видимую область спектра [6]. Поскольку при анодировании алюминида титана формируются нанопористые АОП гетерогенного состава, содержащие наряду с A l20 3 также и T i0 2 [2], то актуальность изучения закономерностей формирования нанопористых оксидных пленок при анодировании алюминида титана, их структуры на атомном и мезоскопическом уровнях не подлежит сомнению. Объектами исследования являлись нанопористые АОП, сформированные анодированием плоских (группа I) и прессованных порошковых образцов с удельной поверхностью 1600 см2/г (группа II) сплава Ti — 40 вес. % A l в растворах 10 % H 2 S 04 + 0 ,15 % HF и в C 2 H 602 + 0,25 % NH 4 F. Изучено влияние параметров анодирования (режима, плотности тока, напряжения и времени анодирования) на ход кинетических зависимостей Ua ( t ) и ja ( t ). Особенности процесса оксидирования образцов группы I подробно описаны в [7, 8], а порошкового TiA l — в [9]. Анализ кинетических зависимостей для различных режимов анодирования позволил определить оптимальные условия (значение плотности тока или напряжения), при которых ход кривых соответствовал типичным зависимостям, наблюдаемым при формировании нанопористых анодных оксидов. Исследование кинетики роста дополнялось изучением строения поверхности полученных оксидных пленок методом сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) с использованием микроскопов “ JE 0 L JSM -6480LV” и “FIB/SEM FE I Nova NanoLab 600” (г. Хальмстад, Швеция). Параллельно оценивался химический состав образцов с помощью энергодисперсионного рентгеновского анализа электронов (ЭДСА). Толщина оксидных пленок группы II определялась по СЭМ-изображениям сломов образцов. Для образцов группы I толщина оценивалась по степени поглощения рентгеновских лучей (РСА). 452