Автоматичне зварювання, 2025, №03

2025 №03 (05)

DOI of Article 10.37434/as2025.03.06

2025 №03 (07)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 3, 2025, с. 39-44

Детонаційне напилення покриттів, що містять мах-фазу Cr₂AlC

Н.В. Вігілянська¹, C. Senderowski², Т.В. Цимбаліста¹, К.В. Янцевич¹, А.І. Кільдій¹, О.Й. Гудименко³

¹ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11. E-mail: pewinataliya@gmail.com
²Warshaw university of technology. Pl. Politechniki 1, 00-661, Warsaw, Poland
³Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України. 02000, м. Київ, пр. Науки, 45. E-mail: gudymen@ukr.net

У роботі досліджено процес формування покриттів, що містять МАХ-фазу Cr2AlC, методом детонаційного напилення з використанням порошків, отриманих методом механохімічного синтезу. В якості вихідних компонентів застосовано порошкові суміші систем Cr–Al–C та Cr3C2–Al. Встановлено, що в системі Cr–Al–C внаслідок механохімічного синтезу протягом 1,5...5 год нові фази не утворюються, натомість синтез МАХ-фази Cr2AlC відбувається в процесі детонаційного напилення МХС-порошку даної суміші. У системі Cr3C2–Al спостерігається формування МАХ-фази Cr2AlC вже на етапі обробки після 1,5 год. За рахунок протікання реакції взаємодії компонентів у процесі детонаційного напилення вміст МАХ-фази збільшується в покритті відносно МХС-порошку. У складі обох типів покриттів наявні фази карбідів хрому та оксидних складових хрому та алюмінію. Одержані покриття характеризуються високою мікротвердістю (близько 5000 МПа), щільною ламелярною структурою та мають корозійну тривкість у середовищі 3%-го розчину NaCl. Бібліогр. 18, табл. 3, рис. 6.
Ключові слова: MAX-фаза, детонаційне напилення, покриття, мікроструктура, корозійна тривкість


Надійшла до редакції 02.05.2025
Отримано у переглянутому вигляді 12.05.2025
Прийнято 19.05.2025

Список літератури

1. Gonzalez-Julian, J. (2020) Processing of MAX phases: from synthesis to applications. J. of the American Ceramic Society, 104(2), 659–690. DOI: https://doi.org/10.1111/jace.17544
2. Sun, Z.M. (2011) Progress in research and development on MAX phases: a family of layered ternary compounds. International Materials Reviews, 56(3), 143–166. DOI: https://doi.org/10.1179/1743280410y.0000000001
3. Tian, W., Wang, P., Zhang, G. et al. (2007) Mechanical properties of Cr2AlC ceramics. J. of the American Ceramic Society, 90(5), 1663–1666. DOI: https://doi.org/10.1111/j.1551-2916.2007.01634.x
4. Tian, W., Wang, P., Zhang, G. et al. (2006) Synthesis and thermal and electrical properties of bulk Cr2AlC. Scripta Materialia, 54(5), 841–846. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2005.11.009
5. Majed, R.A., Hasan, A.M., Faleh, R.F. (2015) Corrosion behavior of V2AlC and Cr2AlC materials in acidic media. Engineering and Technology J., 33(4), 845–854. DOI: https://doi.org/10.30684/etj.33.4A.8
6. Azina, C., Badie, S., Litnovsky, A. et al. (2023) Optical properties and corrosion resistance of Ti2AlC, Ti3AlC2, and Cr2AlC as candidates for concentrated solar power receivers. Solar Energy Materials and Solar Cells, 259, 112433. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solmat.2023.112433
7. Desai, V., Shrivastava, A., Zala, A.B. et al. (2024) Manufacturing of high purity Cr2AlC MAX phase material and its characterization. J. of Materi Eng and Perform, 33, 9841–9849. DOI: https://doi.org/10.1007/s11665-024-09513-4
8. Shamsipoor, A., Farvizi, M., Razavi, M., Keyvani, A. (2019) Influences of processing parameters on the microstructure and wear performance of Cr2AlC MAX phase prepared by spark plasma sintering method. J. of Alloys and Compounds, 815, 152345. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152345
9. Xiao, L.-O., Li, S.-B., Song, G., Sloof, W.G. (2011) Synthesis and thermal stability of Cr2AlC. J. of the European Ceramic Society, 31(8), 1497–1502. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2011.01.009
10. Gonzalez-Julian, J., Llorente, J., Bram, M. et al. (2017) Novel Cr2AlC MAX-phase/SiC fiber composites: Synthesis, processing and tribological response. J. of the European Ceramic Society, 37(2), 467–475. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2016.09.029
11. Yeh, C.L., Kuo, C.W. (2011) Effects of Al and Al4C3 contents on combustion synthesis of Cr2AlC from Cr2O3–Al–Al4C3 powder compacts. J. of Alloys and Compounds, 509 (3), 651–655. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2010.09.169
12. Field, M.R., Carlsson, P., Eklund, P. et al. (2014) A combinatorial comparison of DC and high power impulse magnetron sputtered Cr2AlC. Surface and Coatings Technology, 259, 746–750. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2014.09.052
13. Su, R., Zhang, H., Meng, X. et al. (2017) Synthesis of Cr2AlC thin films by reactive magnetron sputtering. Fusion Engineering and Design, 125, 562–566. DOI: https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2017.04.129
14. Vihilianska, N.V., Filonenko, D.V., Yushchenko, A.O. et al. (2024) Thermal spraying of coatings, containing Cr2AlC max-phase (Review). The Paton Welding J., 3, 24–32. DOI: https://doi.org/10.37434/tpwj2024.03.04
15. Go, T., Sohn, Y.J., Mauer, G. et al. (2019) Cold spray deposition of Cr2AlC MAX phase for coatings and bond-coat layers. J. of the European Ceramic Society, 39(4), 860–867. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2018.11.035
16. Zhang, F., Yan, S., Li, C. et al. (2019) Synthesis and characterization of MAX phase Cr2AlC based composite coatings by plasma spraying and post annealing. J. of the European Ceramic Society, 39(16), 5132–5139. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2019.08.039
17. Zhang, F., Yu, G., Yan, S. et al. (2023) Characterization and reaction mechanism of in-situ micro-laminated Cr2AlC coatings by plasma spraying Cr3C2/Al/Cr powder mixtures. Surface and Coatings Technology, 456, 129271. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2023.129271
18. Vigilianska, N., Iantsevitch, C., Tsymbalista, T. et al. (2024) Formation of coatings containing Cr2AlC MAX phase during plasma spraying of mixture of Cr3C2+Al powders. Coatings, 14(12), 1584. DOI: https://doi.org/10.3390/coatings14121584