Preview

Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия

Расширенный поиск

СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОВЗРЫВНЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКИ

https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-12-972-979

Полный текст:

Аннотация

Проведена электронно-пучковая обработка покрытий систем TiC – Mo, TiC – Ni, TiB2  – Mo и TiB2  – Ni, нанесенных на поверхность стали Hardox 450 методом электровзрывного напыления. Установлено, что после электровзрывного напыления покрытий исследуемых систем рельеф поверхности имеет ряд морфологических особенностей: деформированные закристаллизовавшиеся микроглобулы, наплывы, микрократеры, микротрещины, наслоения. После электронно-пучковой обработки покрытий на их поверхности исчезают микроглобулы, микрократеры и микротрещины, формируется поликристаллическая структура, в объеме которой наблюдается структура ячеистой кристаллизации. Шероховатость покрытий после электронно-пучковой обработки составляет 1,1 – 1,2 мкм. Установлено, что толщина слоев электровзрывных покрытий, модифицированных электронным пучком, в зависимости от поверхностной плотности энергии имеет линейный характер. Максимальная толщина покрытия наблюдается при использовании системы TiB2  – Mo, минимальная – системы TiC – Ni, что объясняется их теплофизическими свойствами. В покрытиях выявлены следующие субструктуры: ячеистая, полосовая, фрагментированная, субзеренная, а также зерна с хаотически распределенными дислокациями и дислокациями, формирующими сетки. Электронно-пучковая обработка покрытий приводит к формированию композиционной наполненной структуры по всему сечению переплавляемого слоя, формированию в нем более дисперсной и однородной структуры по сравнению с покрытиями, сформированными без электронно-пучковой обработки. Размеры включений карбида титана или диборида титана в молибденовой или никелевой матрице уменьшаются в  2  –  4  раза по сравнению с их размерами сразу после электровзрывного напыления. В объеме зерен молибдена или никеля и на границах обнаруживаются частицы вторых фаз (карбида титана или диборида титана) округлой формы. По размерам они могут быть разделены на два класса: частицы исходных порошков с размерами 80 – 150 нм, не растворившиеся в процессе облучения; частицы размерами 10  –  15  нм, выделившиеся при кристаллизации расплава. Основой структурообразования в электровзрывных порошковых покрытиях являются динамические ротации напыляемых частиц, которые формируют вихревую структуру как в покрытии, так и в верхних слоях подложки. Сформированные покрытия обладают повышенными эксплуатационными свойствами: нано- и микротвердостью, модулем упругости первого рода, износостойкостью в условиях сухого трения скольжения. 

Об авторах

Д. А. Романов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

к.т.н., доцент кафедры естественнонаучных дисциплин им. профессора В.М. Финкеля

654007, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42



Е. В. Протопопов
Сибирский государственный индустриальный университет
Россия

д.т.н., профессор кафедры металлургии черных металлов

654007, Кемеровская обл., Новокузнецк, ул. Кирова, 42

 



Список литературы

1. Вопнерук А.А., Валиев Р.М., Ведищев Ю.Г., Шак А.В., Купцов С.Г., Фоминых М.В., Мухинов Д.В., Иванов А.В. Абразивная износостойкость покрытий, нанесенных методом высоко- скоростного газопламенного напыления // Известия Самарского научного центра РАН. 2010. Т. 12. № 1 (2). С. 317 – 320.

2. Ibragimov A.R., Ilinkova T.A., Shafigullin L.N., Saifutdinov A.I. Investigation of mechanical properties of thermal coatings obtained during plasma spraying of powder zirconium dioxide // IOP Conference Series: Journal of Physics: Conf. Series. 2017. Vol. 789. P. 012022.

3. Savkova J., Houdková Š., Kašparová M. High temperature tribological properties of the HVOF sprayed TiC-based coatings // Metal. 2012. Vol. 25. No. 5.

4. Xiaoqian G., Yaran N., Liping H., Heng J., Xuebin Z. Microstructure and tribological property of TiC-Mo coating prepared by vacuum plazma spraying // Journal of Termal Spray Technology. 2012. Vol. 21. No. 5. P. 1083 – 1089.

5. Da Cunha C.A., de Lima N.B., Martinelli J.R., de Almeida Bressiani A.H., Fernando Padial A.G., Ramanathan L.V. Microstructure and mechanical properties of thermal sprayed nanostructured Cr3 C2 –Ni20Cr coatings // Materials Research. 2008. Vol. 11. No. 2. P. 137 – 143.

6. Serek A., Budniok A. Electrodeposition and thermal treatment of nickel layers containing titanium // Journal of Alloys and Compounds. 2003. Vol. 352. No. 1-2. Р. 290 – 295.

7. PanekJ.,BudniokA.Productionandelectrochemicalcharacterization of Ni-based composite coatings containing titanium, vanadium or molybdenum powders // Surface and Coatings Technology. 2007. Vol. 201. No. 14. Р. 6478 – 6483.

8. Strzeciwilk D., Wokulski Z., Tkacz P. Microstructure of TiC crystals obtained from high temperature nickel solution // Journal of Alloys and Compounds. 2003. Vol. 350. No. 1-2. Р. 256 – 263.

9. Arya A., Dey G.K., Vasudevan K. Vijay, Banerjee S. Effect of chromium addition on the ordering behaviour of Ni-Mo alloy: experimental results vs. electronic structure calculations // Acta Materialia. 2002. Vol. 50. No. 13. Р. 3301 – 3315.

10. Lemster K., Graule T., Kuebler J. Processing and microstructure of metal matrix composites prepared by pressureless Ti-activated infiltration using Fe-base and Ni-base alloys // Materials Science and Engineering: A. 2005. Vol. 393. No. 1-2. P. 229 – 238.

11. Zhao Y., Jiang C., Xu Z., Cai F., Zhang Z., Fu P. Microstructure and corrosion behavior of Ti nanoparticles reinforced Ni–Ti composite coatings by electrodeposition // Materials & Design. 2015. Vol. 85. P. 39 – 46.

12. Chang C.H., Jeng M.C., Su C.Y., Huang T.S. A study of wear and corrosion resistance of arc-sprayed Ni-Ti composite coatings//Journal of Thermal Spray Technology. 2011. Vol. 20. No. 6. Р. 1278 – 1285.

13. Surzhenkov A., Antonov M., Goljandin D., Vilgo T., Mikli V., Viljus M., Latokartano J., Kulu P. Sliding wear of TiC-NiMo and Cr3 C2 -Ni cermet particles reinforced FeCrSiB matrix HVOF sprayed coatings // Estonian Journal of Engineering. 2013. Vol. 19. No. 3. P. 203 – 211.

14. Surzhenkov A., Antonov M., Goljandin D., Kulu P., Viljus M., Traksmaa R., Mere A. High-temperature erosion of Fe-based coatingsreinforced with cermet particles//Journal Surface Engineering. 2016. Vol. 32. No. 8. P. 624 – 630.

15. Николенко С.В., Сюй Н.А., Бурков A.A. Исследование микро- структуры и свойств покрытий на стали 45, нанесенных мето- дом электроискрового осаждения электродами на основе TiC – Ni – Mo // Цветные металлы. 2017. № 4. С. 69 – 75 .

16. Romanov D.A., Goncharova E.N., Budovskikh E.A., Gromov V.E., Ivanov Yu.F., Teresov A.D. Elemental and Phase Composition of TiB2 –Mo Coating Sprayed on a Steel by Electro-Explosive Method // Inorganic Materials: Applied Research. 2017. Vol. 8. No. 3. P. 423 – 427.

17. Romanov D.A., Goncharova E.N., Budovskikh E.A., Gromov V.E., Ivanov Yu. F., Teresov A.D., Kazimirov S.A. Structure of electroexplosive TiC–Ni composite coatings on steel after electronbeam treatment // Russian Metallurgy (Metally). 2016. No. 11. P. 1064 – 1071.

18. Romanov D.A., Goncharova E.N., Budovskikh E.A., Gromov V.E., Ivanov Yu. F., Teresov A.D. Structure of Electroexplosive TiB2 –Ni composite coatings after electron beam processing // Inorganic Materials: Applied Research. 2015. Vol. 6. No. 5. P. 536 – 541.

19. Пат. 2518037 РФ. Способ электровзрывного напыления композиционных износостойких покрытий системы TiC – Mo на поверхности трения / Д.А. Романов, О.В. Олесюк, Е.А. Будовских, В.Е. Громов; заявл. 25.03.2013; опубл. 10.06.2014. Бюл. № 16.

20. Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф. Наноструктурирование поверхности металлокерамических и керамических материалов при импульсной электронно-пучковой обработке. // Известия вузов. Физика. 2008. № 5. C. 60 – 70.


Для цитирования:


Романов Д.А., Протопопов Е.В. СТРУКТУРА, ФАЗОВЫЙ СОСТАВ И СВОЙСТВА ЭЛЕКТРОВЗРЫВНЫХ ИЗНОСОСТОЙКИХ ПОКРЫТИЙ ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКИ. Известия Высших Учебных Заведений. Черная Металлургия. 2017;60(12):972-979. https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-12-972-979

For citation:


Romanov D.A., Protopopov E.V. FORMATION OF THE STRUCTURE, PHASE COMPOSITION AND PROPERTIES OF ELECTRIC EXPLOSIVE WEAR-RESISTANT COATINGS AFTER ELECTRON-BEAM TREATMENT. Izvestiya. Ferrous Metallurgy. 2017;60(12):972-979. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/0368-0797-2017-12-972-979

Просмотров: 177


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 0368-0797 (Print)
ISSN 2410-2091 (Online)