Автоматическая сварка, 2019, №09



2019 №09 (03)

DOI of Article 10.15407/as2019.09.04

2019 №09 (05)

---

Журнал «Автоматическая сварка», № 9, 2019 г., с. 31-39

Жаростойкие газотермические покрытия на основе интерметаллида FeAlCr с добавкой CeO₂

Ю.С. Борисов¹, А.Л. Борисова¹, Т.В. Цымбалиста¹, Н.И. Капорик¹, М.А. Васильковская²

¹ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины, 03150, г. Киев, ул. Казимира Малевича, 11. E-mail: borisov@paton.kiev.ua
²Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины. 03680, г. Киев, ул. Кржижановского, 3. E-mail: navas@ukr.net

Представлены результаты исследования жаростойкости покрытий, полученных методами плазменного (ПН) и высокоскоростного газопламенного (ВСГПН) напыления с использованием композиционного порошка на основе FeAlCr с добавлением 2 мас. % CeO₂, а также методами электродуговой (ЭДМ) и активированной дуговой металлизацией (АДМ) с применением порошковой проволоки 98(82Fe+16Al+2Cr)+2CeO₂ (мас. %). Композиционный порошок был изготовлен методом механохимического синтеза (МХС) путем обработки смеси порошков компонентов в планетарной мельнице. Испытания на жаростойкость проводили в среде воздуха при 800, 900 и 1000 °С в течение 7 ч весовым методом. Структура покрытий после испытания на жаростойкость исследована с применением металлографического и рентгеноструктурного анализа (РСФА). Установлено, что в процессе испытаний у покрытий, полученных методами ПН и ВСГПН, наблюдается явление отслаивания, тогда как покрытия, полученные методами ЭДМ и АДМ, сохраняют плотную связь с основой. Полученные кинетические кривые жаростойкости показали, что во всем временном интервале испытаний при 800…1000 °С механизм окисления подчиняется параболическому закону. С использованием данных кинетических зависимостей были построены параметрические диаграммы жаростойкости, позволяющие проводить оценку долговечности исследованных защитных покрытий в диапазоне температур 800…1000 °С. Наиболее высокую жаростойкость имеют покрытия FeAlCrCeO₂, полученные из порошковой проволоки методами ЭДМ и АДМ, которые при 1000 °С превышают стойкость стали 45 в 23…26 раз, и соответствуют жаростойкости стали 08Х17Т. Библиогр. 12, табл. 2, рис. 8.
Ключевые слова: газотермическое напыление, электродуговая металлизация, интерметаллиды железо-алюминий, механохимический синтез, композиционный порошок, порошковая проволока, параметрическая диаграмма жаростойкости, система FeAlCr–CeO₂

Поступила в редакцию 12.06.2019

Список литературы

1. Deevi S.C., Sikka V.K. (1996) Nickel and iron aluminides: an overview on properties, processing, and applications. Intermetallics, 4, 5, 357–375.
2. Kai W., Lee S.H., Chiang D.L.,Chu J.P. (1998) The high-temperature corrosion of Fe–28Al and Fe–18Al–10Nb in a H2/H2S/H2O gas mixture. Materials Sci. and Eng. A., 258, 1–2, 146–152.
3. Wei S., Xu B., Wang H. et al. (2007) High-temperature corrosion-resistance performance of electro-thermal explosion plasma spraying FeAl-base coatings. Surface and Coatings Technology, 201, 15, 6768–6771.
4. Tortorelli P.F., Natesan K. (1998) Critical factors affecting the high-temperature corrosion performance of iron aluminides. Materials Sci. and Eng. A, 258, 1–2, 115–125.
5. Игнатов Д.В., Лазарев Э.М., Абрамова Н.В. (1974) Влияние редкоземельных металлов на кинетику и механизм окисления сплавов на никельхромовой основе. Влияние физико-химической среды на жаропрочность металлических материалов. Москва, Наука, сс. 68–72.
6. Nagai H., Takebayashi Y., Mitani H. (1981) Effect of dispersed oxides of rare earths and other reactive elements on the high temperature oxidation resistance of Fe–20Cr alloy. Metallurgical and Materials Transactions A, 12, 3, 435–442.
7. Xingwei M., Zhuji J., Shi Y., Jiujun X. (2009) Effect of La2O3 on microstructure and high-temperature wear property of hot-press sintering FeAl intermetallic compound. Journal of Rare Earths, 27, 6, 1031–1036.
8. Wang Y., Yan M. (2006) The effect of CeO2 on the erosion and abrasive wear of thermal sprayed FeAl intermetallic alloy coatings. Wear, 261, 1201–1207.
9. Xiao Ch., Chen W. (2006) Sulfidation resistance of CeO2-modified HVOF sprayed FeAl coatings at 700 °C. Surface and Coatings Technology, 201, 3625–3632.
10. Magnee A., Offergeld M., Leroy A. Lefort A. (1998) FeAl intermetallic coatings applications to thermal energy conversion advanced systems. Proc. of the 15th ITSC, France, Nice, pp.1091–1096.
11. Никитин В.И. (1976) Расчет жаростойкости металлов. Москва, Металлургия.
12. Никитин В.И. (1981) Метод прогнозирования долговечности защитных покрытий. Физ.-хим. механика материалов, 3, 95–99.