Триває друк
2025 №06 (08) DOI of Article
10.37434/as2025.06.01 		2025 №06 (02)

Автоматичне зварювання 2025 №06


Журнал «Автоматичне зварювання», № 6, 2025, с. 3-9

Формування покриттів, що містять мах-фазу Ti3AlC2, при нанесенні порошку TiC-TiAl методами плазмового та високошвидкісного газополуменевого напилення

Н.В. Вігілянська1, Т.В. Цимбаліста1, П.П. Грищенко1, А.П. Мурашов1, О.Й. Гудименко2

1ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України. 03150, м. Київ, вул Казимира Малевича, 11. Е-mail: pewinataliya@gmail.com
2Інститут фізики напівпровідників ім. В.Є. Лашкарьова НАН України. 03028, м. Київ, пр. Науки, 41. E-mail: gudymen@ukr.net

У роботі досліджено формування покриттів, що містять МАХ-фазу Ti3AlC2, при плазмовому та високошвидкісному газополуменевому напиленні з використанням порошку системи TiC-TiAl. Композиційний порошок було отримано шляхом обробки порошкової суміші вихідних компонентів TiAl і TiC у планетарному млині протягом 5 год, у результаті чого формується порошок з частинками конгломератного типу, який містить фази вихідних компонентів і цільову МАХ-фазу Ti3AlC2. Покриття, отримані методами плазмового та високошвидкісного газополуменевого напилення, досліджували з використанням рентгенофазового аналізу, оптичної мікроскопії та мікродюрометрії. Встановлено, що при плазмовому напиленні внаслідок інтенсивної взаємодії частинок порошку з газовим середовищем і високотемпературних умов процесу в покритті спостерігається утворення карбонітриду титану TiC0,2N0,8 та суттєве зниження відносно порошку вмісту МАХ-фази Ti3AlC2. Покриття мають ламелярну структуру з високою (~ 15 %) пористістю та мікротвердістю 4390 ± 920 МПа. При високошвидкісному газополуменевому напиленні, завдяки меншому тепловому навантаженню в порівнянні з методом плазмового напилення, у покритті зберігається більша частина вихідного фазового складу порошку. Структура покриття менш ламелярна та більш щільна (пористість не перевищує 1 %), містить нерозплавлені та частково розплавлені деформовані частинки, а середня мікротвердість становить 3810 ± 840 МПа. Бібліогр. 23, табл. 3, рис. 5.
Ключові слова: покриття, плазмове напилення, високошвидкісне газополуменеве напилення, МАХ-фаза, фазовий склад, структура, мікротвердість


Надійшла до редакції 07.08.2025
Отримано у переглянутому вигляді 07.11.2025
Прийнято 10.12.2025

Список літератури

1. Dahlqvist, M., Barsoum, M. W., Rosen J. (2024) MAX phases – Past, present, and future. Materials Today, 72, 1–24. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mattod.2023.11.010
2. Radovic, M., Barsoum, M. W. (2013) MAX phases: Bridging the gap between metals and ceramics. American Ceramic Society Bulletin, 92(3), 20–27.
3. Li, X., Xie, X., Gonzalez-Julian, J., Malzbender, J., Yang, R. (2020) Mechanical and oxidation behavior of textured Ti2AlC and Ti3AlC2 MAX phase materials. J. of the European Ceramic Society, 40(15), 5258–5271. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2020.07.043
4. Li, X., Zheng, L., Qian, Y., Xu, J., Li, M. (2017) Effects of high temperature oxidation on mechanical properties of Ti3AlC2. J. Mater. Sci. Technol. 33(6), 596–602. DOI: 10.1016/j.jmst.2016.05.004.
5. Wei, L., Liu, J., Wu, X. et al. (2019) In situ fabrication of Ti–Al/Ti2AlC composite by hot-press sintering. J. of Alloys and Compounds, 813, 52220. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2019.152200
6. Wang, P., Bingchu, M., Xiaolin H. et al. (2007) Fabrication of Ti2AlC by spark plasma sintering from elemental powders and thermodynamics analysis of Ti-Al-C system. J. of wuhan university of technology-Mater. Sci. Ed., 22(2), 325–328. DOI: https://doi.org/10.1007/s11595-006-2325-x.
7. Xie X., Yang R., Cui Y. et al. (2020) Fabrication of textured Ti2AlC lamellar composites with improved mechanical properties. J. of Material Science and Technology, 38, 86–92. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmst.2019.05.070
8. Sadeghi, E., Karimzadeh, F., Abbasi, M.H. (2013) Thermodynamic analysis of Ti–Al–C intermetallics formation by mechanical alloying. J. of Alloys and Compounds, 576, 317–323. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.05.196
9. Edrisi, A., Aghajani, H., Seyedein, S.H. et al. (2024) Synthesis of high purity Ti2AlC MAX phase by combustion method through thermal explosion mode: Optimization of process parameters and evaluation of microstructure. Ceramics International [Preprint]. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.09.431
10. Eklund, P., Beckers, M., Jansson, U. et al. (2010) The Mn+1AXn phases: Materials science and thin-film processing. Thin Solid Films, 518(8), 1851–1878. DOI: https://doi. org/10.1016/j.tsf.2009.07.184
11. Вігілянська Н.В., Філоненко Д.В., Ющенко А.О., Сендеровскі Ц., Грівель Ж.-К. (2024) Газотермічне напилення покриттів, що містять мах-фазу Cr2AlC (Огляд). Автоматичне зварювання, 1, 51–59. DOI: https://doi.org/10.37434/as2024.01.06
12. Вігілянська Н., Янцевич К., Олевська Л. та ін. (2024) Формування покриттів на основі МАХ-фази Ti3SiC2 в умовах газотермічних методів нанесення (Огляд). Вісник КрНУ імені Михайла Остроградського, 4 (147), 135–142.
13. Frodelius, J., Sonestedt, M., Björklund, S., et al. (2008) Ti2AlC coatings deposited by High Velocity Oxy-Fuel spraying. Surface and coatings technology, 202(24), 5976–5981. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2008.06.184
14. Sonestedt, M., Frodelius, J., Palmquist, J.-P. et al. (2010) Microstructure of high velocity oxy-fuel sprayed Ti2AlC coatings. J. of Materials Science, 45(10), 2760–2769. DOI: https://doi.org/10.1007/s10853-010-4263-4
15. Zhang, Z., Lim, S. H., Chai, J. et al. (2017) Plasma spray of Ti2AlC MAX phase powders: Effects of process parameters on coatings properties. Surface and coatings technology, 325, 429–436. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat. 2017.07.006
16. Yu, H., Suo, X., Gong, Y. et al. (2016) Ti3AlC2 coatings deposited by liquid plasma spraying. Surface and coatings technology, 299, 123–128. DOI: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2016.04.076
17. He, W., Li, J., Liu, K. (2024) Ti3AlC2-modified NiCrAlY as a metallic bond coat for thermal barrier coatings: a study on high-temperature oxidation resistance. J. of physics: conference series, 2808, 012009. DOI: https://doi.org/10.1088/1742-6596/2808/1/012009
18. Huang, J., Chen, W., Lü, K.et al. (2024) Self-healing and thermal stability of LaMgAl11O19-Ti3AlC2 composites for high-temperature abradable applications. Coatings, 14(8), 938. DOI: https://doi.org/10.3390/coatings14080938
19. Li, Q., Yuan, X., Xu, H. (2019) Microstructure and fracture toughness of in-situ nanocomposite coating by thermal spraying of Ti3AlC2/Cu powder. Ceramics International, 45(10), 13119–13126. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2019.03.246
20. Matthews, A., Leyland, S. (1995) ASM Engineered Materials Reference Book. Second Edition. Michael Bauccio (Ed.). ASM International, Materials Park, OH, 1994 Hard Coatings for Tribological Applications. Surface and Coatings Technology, 71, 71–78.
21. Cui, N., Wu, Q., Yan, Z., Zhou, H., Wang, X. (2019) The microstructural evolution, tensile properties, and phase hardness of a TiAl alloy with a high content of the β Phase. Materials, 12(17), 2757. DOI: https://doi.org/10.3390/ma12172757
22. Li, K., Wang, X., Chen, H., Huang, X., Zhu, G., Tu, G. (2023) Fabrication of Ti3Al-based intermetallic alloy by laser powder bed fusion using a powder mixture. Materials, 16(7), 2699. DOI: https://doi.org/10.3390/ma16072699
23. Wang, X.H., Zhou, Y.C. (2010) Layered machinable and electrically conductive Ti2AlC and Ti3AlC2 ceramics: a review. J. of materials science and technology, 26(5), 385–416. DOI: https://doi.org/10.1016/s1005-0302(10)60064-3

Реклама в цьому номері: