Властивості покриттів Cr–Si–B–MgC2 в умовах підвищенних температур
https://doi.org/10.15407/srenergy2022.01.046
Анотація:
Представлено результати дослідження жаростійкості, а також тертя і зносу композиційних покриттів Cr–Si–B–MgC2, реалізованих в парах тертя, за умов впливу підвищених температур. Обґрунтовано вибір композиції Cr–Si–B–MgC2 та її оптимальний склад для напилення зносостійких покриттів, навантажених тертям в умовах високих температур. Показано, що основний вплив на властивості, структуру та стабільність гетерогенних покриттів мають легуючі елементи за певних концентрацій, а також технологічні параметри нанесення покриттів. Встановлено, що утворенню складно-легованих високотемпературних утворень, які мають підвищений опір зносу сприяють кремній та бор. Корегування мікротвердості покриттів реалізується за рахунок відсоткового вмісту кремнію, при цьому механічні властивості матеріалу підвищуються шляхом додаткового легування бором та карбідом магнію. Важливим також є параметри напилення покриттів, від яких напряму залежить формування жарозносостійкого шару. Експериментально встановлено що співвідношення витрати ацетилену і кисню ~20/25 л/хв забезпечують стабільність технологічних параметрів напилення, однорідність хімічного складу та сталість властивостей покриттів. При навантаженні до 5,0 МПа, швидкості ковзання до 1,2 м/с і температурі до 700С покриття системи Cr–Si–B–MgC2 виявляють стійку структурну пристосованість, що забезпечує мінімізацію параметрів тертя і зношування. Металографічний аналіз і профілографування зразків свідчать про те, що на поверхнях тертя відсутні помітні пошкодження, а окремі точки схоплювання локалізуються в тонкоплівкових поверхневих шарах. Встановлено, що залежність мікровердості поверхневих структур від температури монотонна, проте спостерігається і стрибкоподібність, якщо відбуваються поліморфні перетворення або перетворення метастабільних станів на більш стабільні та стійкі при нагріванні та охолодженні. Показники мікротвердості рівномірні, тому що в оксидних структурах розчинені частинки вкраплень і домішок, які істотно впливають на мікротвердість, а отже, на властивості оксидів як простого, так і складного складів.
Лiтература:
- Композиційний зносостійкий матеріал: патент 125777 Україна.; Бабак В.П., Щепетов В.В., Харченко С.Д. та ін.; опубл. 01.06.2022, Бюл. № 22.
- Becker, S., Schulz, K., Scherhaufer, D. et al. Variations in strain affect friction and microstructure evolution in copper under a reciprocating tribological load. Journal of Materials Research. 2021. 36. Р. 970—981. https://doi.org/10.1557/s43578-020-00050-z
- Louda P., Sharko A., Stepanchikov D. Residual Life of Metal Structures under Complex Dynamic Deformation Stresses. Materials. 2021. 14. 2090. https://doi.org/10.3390/ma14092090
- Babak, V.P., Shchepetov, V.V., Nedaiborshch, S.D. Wear resistance of nanocomposite coatings with dry lubricant under vacuum. Naukovyi Visnyk Natsionalnoho Hirnychoho Universytetu. 2016, (1), nbuv.gov.ua/UJRN/Nvngu_2016_1_9
- Tokaruk V.V., Mikosianchyk О.О., Mnatsakanov R.G., Rohozhyna N.O. Microgeometrical characteristics of electrospark coatings in the initial state. Problems of Tribology. 2020. Vol. 25, No 4/98. Р. 33—39. https://doi.org/10.31891/2079-1372-2020-98-4-33-39
- Babak V.P., Shchepetov V.V., Harchenko S.D. Antifriction Nanocomposite Coatings that Contain Magnesium Carbide. J. Journal of Friction and Wear. 2019. 40(6). P. 593—598. doi.org/10.3103/S1068366619060035.
- Ткаченко Л.А., Шаулов А.Ю., Берлин А.А. Защитные жаропрочные покрытия углеродных материалов. Неорганические материалы. 2012. Т. 48, № 3. С. 261—271. https://doi.org/10.1134/S0020168512030168
- Varvarov V.V. Analіz mehanіzmіv disipacії zovnіshn'oї energії pri anomal'no niz'komu tertі ta znoshuvannі. Molod' і sіl's'kogospodars'ka tehnіka u HHІ storіchchі: HV Mіzhnar. forum molodі, Harkіv: HNTUSG іm. Petra Vasilenka, 2019. Р. 11
- Мубояджян С.А., Будиновский С.А., Гаямов А.М., Матвеев П.В. Высокотемпературные жаростойкие покрытия и жаростойкие слои для теплозащитных покрытий. Авиационные материалы и технологии. 2013. №1. С. 17—20.
- Баньковская И.Б., Васильева И.А., Коловертнов Д.В. Процессы окисления композиции кремний-бор-борид циркония в интервале температур 1000–1300 °С. Физика и химия стекла. 2012. Т. 38 (3). С. 409—416. https://doi.org/10.1134/S1087659612030030
- Agüero A., Muelas R., Pastor A., Osgerby S. Long exposure steam oxidation testing and mechanical properties of slurry aluminide coatings for steam turbine components. Surface & Coatings Technology. 2005. No. 200. P. 1219—1224. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.07.080
- Борисов Ю.С., Борисова А.Л., Цымбалиста Т.В., Капорик Н.И., Васильковская М.А. Жаростойкие газотермические покрытия на основе интерметаллида FeAlCr с добавкой CeO2. Автоматическая сварка. 2019. № 9. С. 31—39. https://doi.org/10.15407/as2019.09.04
- Agüero A., Muelas R., Gutierrez M., Van Vulpen R., Osgerby S., Banks J.P. Cyclic oxidation and mechanical behaviour of slurry aluminide coatings for steam turbine components. Surface & Coatings Technology. 2007. No. 201. P. 6253—6260. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.11.033
- Malinovsky Yu.A., Danilina G.V., Datsenko S.Yu. and other. Quasi-static features of the formulation of deformation-wave problems during friction and wear. Metallurgical and mining industry.2018. No. 3. P. 66—71. https://doi.org/10.30888/2709-2267.2022-14-01-007