Казанский национальный исследовательский технологический университет, Казань, Россия:

А. Ф. Дресвянников, зав. каф. технологии электрохимических производств, проф., докт. хим. наук, эл. почта: alfedr@kstu.ru
М. Е. Колпаков, проф. каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества, доцент, докт. хим. наук
Е. А. Ермолаева, доцент каф. аналитической химии, сертификации и менеджмента качества, доцент, канд. хим. наук

В последнее время растет актуальность исследований по получению материалов, содержащих пять и более элементов, обладающих исключительными физико-механическими свойствами. Целью данной работы является изучение возможности выделения полиметаллической системы Al – Cr – Mn – Fe – Co – Ni из водных растворов соединений указанных металлов с применением дисперсного алюминия. Способ основан на окислительно-восстановительной реакции ионов металлов и дисперсного алюминия в галогенидсодержащих водных растворах. Окисление алюминия в ходе процесса сопровождается восстановлением доноров протонов (водородной деполяризацией), а также окислителя — ионов металлов. Методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ), растровой электронной микроскопии (РЭМ) и Оже-электронной спектроскопии (ОЭС) исследованы морфология и элементный состав поверхности (приповерхностной области) частиц порошка. Получено представление об элементном, фазовом и гранулометрическом составах синтезированного образца полиметаллической системы Al – Cr – Mn – Fe – Co – Ni. Обнаружено, что образец состоит из частиц преимущественно сферической формы размерами от единиц до нескольких сотен микрометров. Внутри частиц находится слоистая структура, заключенная в оболочку толщиной 100–200 нм. По результатам анализа установлено, что элементный состав оболочки частиц порошка следующий: O, Fe, Co, Ni, Al, тогда как в объеме преимущественно содержится Al. Рентгенофазовый анализ (РФА) продемонстрировал наличие в образцах металлических фаз α-Fe и Al, а также твердых растворов Cr, Mn, Fe, Co, Ni в -Fe. Полученные результаты могут служить основой новых технологических процессов получения полиметаллических систем, характеризуемых определенным химическим и фазовым составом, формой и размерами частиц, удовлетворяющих требованиям порошковой металлургии и аддитивных технологий.

Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ и Правительства Республики Татарстан в рамках научного проекта № 18-43-160027 на оборудовании ЦКП «Наноматериалы и нанотехнологии» ФГБОУ ВО «КНИТУ».

1. Kim Y.-K., Joo Y.-A., Kim H. S., Lee K.-A. High temperature oxidation behavior of Cr – Mn – Fe – Co – Ni high entropy alloy // Intermetallics. 2018. Vol. 98. P. 45–53. DOI: 10.1016/j.intermet.2018.04.006.
2. Zhu J. M., Fu H. M., Zhang H. F., Wang A. M., Li H. et al. Synthesis and properties of multiprincipal component AlCoCrFeNiSix alloys // Materials Science and Engineering: A. 2010. Vol. 527. P. 7210–7214. DOI: 10.1016/j.msea.2010.07.049.
3. Chou Y. L., Wang Y. C., Yeh J. W., Shih H. C. Pitting corrosion of the high-entropy alloy Co 1.5 CrFe Ni 1.5 Mo 0.1 in chloridecontaining sulpate solutions // Corrosion Science. 2010. Vol. 52, No. 10. P. 3481–3491. DOI: 10.1016/j.corsci.2010.06.025.
4. Gludovatz B., Hohenwarter A., Catoor D., Chang E. H., George E. P. et al. A fracture-resistant high-entropy alloy for cryogenic applications // Science. 2014. Vol. 345, Iss. 6201. P. 1153–1158. DOI: 10.1126/science.1254581.
5. Feng R., Gao M. C., Zhang C., Guo W., Poplawsky J. D. et al. Phase stability and transformation in a light-weight highentropy alloy // Acta Materialia. 2018. Vol. 146. P. 280–293. DOI: 10.1016/j.actamat.2017.12.061.
6. Stepanov N. D., Shaysultanov D. G., Chernichenko R. S., Tikhonovsky M. A., Zherebtsov S. V. Effect of Al on structure and mechanical properties of Fe – Mn – Cr – Ni – Al nonequiatomic high entropy alloys with high Fe content // Journal of Alloys and Compounds. 2019. Vol. 770. P. 194–203. DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.08.093.
7. Kochetov N. A., Rogachev A. S., Shchukin A. S., Vadchenko S. G., Kovalev I. D. Mechanical Alloying with the Partial Amorphization of the Fe – Cr – Co – Ni – Mn Multicomponent Powder Mixture and Its Spark Plasma Sintering to Produce a Compact High-Entropy Material // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2019. Vol. 60, No. 3. P. 268–273. DOI: 10.3103/S106782121903009X.

8. Polyakov V. V., Babin A. V., Lebedev V. A. Volumetric Reduction of the FeCl₂–CaCl₂ Melt by Calcium Dissolved in Calcium Chloride // Russian Journal of Non-Ferrous Metals. 2019. Vol. 60, No. 4. P. 408–412. DOI: 10.3103/S1067821219040114.
9. Li W., Cochell T., Manthiram A. Activation of Aluminum as an Effective Reducing Agent by Pitting Corrosion for Wet-chemical Synthesis // Scientific Reports. 2013. Vol. 3, No. 1229. DOI: 10.1038/srep01229.
10. Дресвянников А. Ф., Колпаков М. Е. Кинетика процесса восстановления Fe(III) Fe(0) на алюминии в водных растворах // Журнал прикладной химии. 2002. Т. 75. № 10. С. 1602–1607. DOI: 10.1023/A:1022246927681.
11. Попов Ю. А. Основные аспекты современной теории пассивного состояния металлов // Успехи химии. 2005. Т. 74, № 5. С. 435–451. DOI: 10.1070/RC2005v074n05ABEH000883.
12. Петров Ю. Н., Гурьянов Г. В., Бобанова Ж. И., Сидельникова С. П., Андреева Л. Н. Электролитическое осаждение железа. — Кишинев : Штиинца, 1990. — 195 с.
13. Дресвянников А. Ф., Колпаков М. Е., Пронина Е. В. Закономерности совместного восстановления ионов Fe(III), Ni(II), Co(II) в растворе при их контакте с алюминием // Журнал прикладной химии. 2008. Т. 81, № 11. С. 1761–1766. DOI: 10.1134/S1070427208110013.
14. Дресвянников А. Ф., Колпаков М. Е., Ермолаева Е. А. Формирование дисперсной системы Fe – Al – Cr в водных растворах и ее физические свойства // Неорганические материалы. 2016. Т. 52, № 1. С. 19–24. DOI: 10.1134/S0020168516010052.