Автоматичне зварювання, 2024, №05



2024 №05 (08)

DOI of Article 10.37434/as2024.05.01

2024 №05 (02)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 5, 2024, с. 3-10

Формування покриттів системи FeTi–SiC при газотермічному напиленні порошку, одержаного методом механохімічного синтезу

Н.В. Вігілянська¹, О.М. Бурлаченко¹, О.П. Грищенко¹, І.О. Козьяков¹, В.Ф. Горбань²

¹ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11. E-mail: pewinataliya@gmail.com
²Інститут проблем матеріалознавства ім. І.М. Францевича НАН України. 03142, м. Київ, вул. Академіка Кржижановського, 3. E-mail: gorban1944@ukr.net

Проведено дослідження формування композиційних покриттів системи FeTi–SiC, отриманих шляхом напилення газотермічними методами: дозвуковим (плазмовим) і надзвуковим (детонаційним). В якості вихідного матеріалу для напилення використовували композиційний порошок, який отримано методом механохімічного синтезу порошкової суміші феротитану та карбіду кремнію. Вибір складу порошкової суміші феротитану та карбіду кремнію для процесу механохімічного синтезу проводили на підставі термодинамічних розрахунків зміни величин ізобарно-ізотермічних потенціалів (енергії Гіббса) реакцій в системі FeTi–SiC з вибором реакції, проходження якої з термодинамічної точки зору є найбільш сприятливою. В результаті механохімічного синтезу отримано композиційний порошок системи FeTi–(SiC, TiC, Ti5Si3) з аморфно-нанокристалічною структурою. В результаті плазмового та детонаційного методів напилення одержано гетерогенні композиційні покриття, які складаються з металевої матриці Fe2Ti з рівномірно розподіленими в ній керамічними включеннями карбіду та силіциду титану та оксидними складовими. Дослідженням механічних характеристик встановлено, що одержані газотермічні покриття системи FeTi–SiC за типом структурного стану класифікуються як матеріали з мікрокристалічною гетерофазною структурою. Мікротвердість покриттів складає 8,5 та 8,0 ГПа для плазмового та детонаційного покриттів, відповідно. Бібліогр. 23, табл. 2, рис. 9.
Ключові слова: механохімічний синтез, газотермічне напилення, композиційний порошок, покриття, механічні характеристики


Надійшла до редакції 26.06.2024
Отримано у переглянутому вигляді 01.08.2024
Прийнято 16.10.2024

Список літератури

1. Wen, E., Song, R., Cai, C. (2019) Study of the three-body impact abrasive wear behaviour of a low alloy steel reinforced with niobium. J. of Manufacturing Processes, 46, 185–193. https://doi.org/10.1016/j.jmapro.2019.08.026.
2. Askari, M., Aliofkhazraei, M., Afroukhteh, S. (2019) A comprehensive review on internal corrosion and cracking of oil and gas pipelines. J. of Natural Gas Science and Engineering, 71, 102971. https://doi.org/10.1016/j.jngse.2019.102971.
3. Dadbakhsh, S., Mertens, R., Hao, L. et al. (2019) Selective Laser Melting to Manufacture «In Situ» Metal Matrix Composites: A Review. Adv. Eng. Mater., 21, 1801244. https://doi.org/10.1002/adem.201801244.
4. Xiao, M., Zhang, Y., Wu, Y. et al. (2021) Preparation, mechanical properties and enhanced wear resistance of TiCFe composite cermet coating. International J. of Refractory Metals and Hard Materials, 101, 105672. https://doi. org/10.1016/j.ijrmhm.2021.105672.
5. Wang, B.G., Wang, G.D., Misra, R.D.K. et al. (2021) Increased hot-formability and grain-refinement by dynamic recrystallization of ferrite in an in situ TiB2 reinforced steel matrix composite. Materials Science and Engineering: A, 812, 141100. https://doi.org/10.1016/j.msea.2021.141100.
6. Tan, H., Luo, Z., Li, Y. et al. (2015) Effect of strengthening particles on the dry sliding wear behavior of Al2O3–M7C3/ Fe metal matrix composite coatings produced by laser cladding. Wear, 324–325, 36–44. https://doi.org/10.1016/j. wear.2014.11.023.
7. Chen, H., Lu, Y., Sun, Y. et. al. (2020) Coarse TiC particles reinforced H13 steel matrix composites produced by laser cladding. Surface and Coatings Technology, 395, 125867. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2020.125867.
8. Jam, A., Nikzad, L., Razavi, M. (2017) TiC-based cermet prepared by high-energy ball-milling and reactive spark plasma sintering. Ceramics International, 43(2), 2448–2455. doi:10.1016/j.ceramint.2016.11.039.
9. Wang, Z., Lin, T., He, X. et al. (2015) Microstructure and properties of TiC-high manganese steel cermet prepared by different sintering processes. J. of Alloys and Compounds, 650, 918–924. doi:10.1016/j.jallcom.2015.08.047.
10. Bansal, N.P. (2005) Handbook of ceramic Composites, Springer eBooks. https://doi.org/10.1007/b104068.
11. Wang, S., Ma, C., Walsh, F.C. (2020) Alternative tribological coatings to electrodeposited hard chromium: a critical review. Transactions of the Institute of Metal Finishing, 98(4), 173– 185. https://doi.org/10.1080/00202967.2020.1776962.
12. Kübarsepp, J., Juhani, K. (2020) Cermets with Fe-alloy binder: A review. International J. of Refractory & Hard Metals, 92, 105290. https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2020.105290.
13. Burlachenko, O., Vigilianska, N., Senderowski, C. (2024) Cermet powders based on TiAl intermetallic for thermal spraying. Materials Science Forum, 1113, 77–85. https://doi. org/10.4028/p-7ris3b.
14. Самсонов, Г.В., Виницкий, И.М. (1976) Тугоплавкие соединения (справочник). Москва, Металлургия. 15. Barin, I. (1995) Thermochemical data of pure substances. https://doi.org/10.1002/9783527619825.
16. Итин, В.И., Найбороденко, Ю.С. (1989) Высокотемпературный синтез интерметаллидных соединений. Томск, Издательство Томского университета.
17. Solonin, Yu.M. et al. (2021) High-Energy mechanical grinding to produce Cr2AlC and Ti2AlC Max phases. Powder Metallurgy and Metal Ceramics, 60(5–6), 259–267. https:// doi.org/10.1007/s11106-021-00236-y.
18. Borisov, Yu.S., Borisova, A.L., Burlachenko, O.M. et al. (2021) Composite powders based on FeMoNiCrB amorphizing alloy with. The Paton Welding J. 11, 44–53. https://doi.org/10.37434/as2021.11.08.
19. Firstov, S.O., Gorban, V.F. and Pechkovsky, E.P. (2010) New Methodological Opportunities of Modern Materials Mechanical Properties Definition by the Automatic Indentation Method, Nauka Ta Ìnnovacìï, 6(5), 7–18. https://doi. org/10.15407/scin6.05.07.
20. Mouchou, S. et al. (2023) Temperature dependence of the mechanical properties of Heusler Fe2TiSi and Fe2TiSn using the Quasi-Harmonic Approximation, Computational Condensed Matter, 37, e00852. https://doi.org/10.1016/j.cocom. 2023.e00852.
21. Everhart, W., Newkirk, J.W. (2019b) Mechanical properties of Heusler alloys, Heliyon, 5(5), e01578. https://doi. org/10.1016/j.heliyon.2019.e01578.
22. Фирстов, С.А., Горбань В.Ф., Печковский Э.П. (2009) Новая методология обработки и анализа результатов автоматического индентирования материалов. Логос, Киев, Украина.
23. Leyland, A., Matthews, A. (2000) On the significance of the H/E ratio in wear control: a nanocomposite coating approach to optimised tribological behaviour, Wear, 246(1–2), 1–11. https://doi.org/10.1016/s0043-1648(00)00488-9.

---

Реклама в цьому номері:

---