Автоматичне зварювання, 2019, №09



2019 №09 (03)

DOI of Article 10.15407/as2019.09.04

2019 №09 (05)

---

Журнал «Автоматичне зварювання», № 9, 2019 г., с. 31-39

Жаростійкі газотермічні покриття на основі інтерметаліда FeAlCr з добавкою CeO₂

Ю.С. Борисов¹, А.Л. Борисова¹, Т.В. Цимбаліста¹, Н.І. Капорик¹, М.А. Васильковська²

¹ІЕЗ ім. Є.О. Патона НАН України, 03150, м. Київ, вул. Казимира Малевича, 11. E-mail: borisov@paton.kiev.ua
²Інститут проблем матеріалознавства ім. І.Н. Францевича НАН України. 03680, м. Київ, вул. Кржижанівського, 3. E-mail: navas@ukr.net

Представлені результати дослідження жаростійкості покриттів, отриманих методами плазмового (ПН) і високошвидкісного газопламенного (ВСГПН) напилення з використанням композиційного порошку на основі FeAlCr з додаванням 2 мас. % CeO₂, а також методами електродугової (ЕДМ) і активованою дуговою металізацією (АДМ) із застосуванням порошкового дроту 98(82Fe+16Al+2Cr)+2CeO₂ (мас. %). Композиційний порошок був виготовлений методом механохімічного синтезу (МХС) шляхом обробки суміші порошків компонентів в планетарної млині. Випробування на жаростійкість проводили в середовищі повітря при 800, 900 і 1000 °С протягом 7 г ваговим методом. Структура покриттів після випробування на жаростійкість досліджена з застосуванням металографічного і рентгеноструктурного аналізу (РСФА). Встановлено, що в процесі випробувань у покриттів, отриманих методами ПН і ВСГПН, спостерігається явище відшаровування, тоді як покриття, отримані методами ЕДМ і АДМ, зберігають щільний зв’язок з основою. Отримані кінетичні криві жаростійкості показали, що у всьому часовому інтервалі випробувань при 800...1000 °С механізм окислення підпорядковується параболічного закону. З використання даних кінетичних залежностей були побудовані параметричні діаграми жаростійкості, що дозволяють здійснювати оцінку довговічності досліджених захисних покриттів в діапазоні температур 800...1000 °С. Найбільш високу жаростійкість мають покриття FeAlCrCeO₂, отримані з порошкового дроту методами ЕДМ і АДМ, які при 1000 °С перевищують стійкість сталі 45 в 23...26 разів, і відповідають жаростійкості сталі 08Х17Т. Бібліогр. 12, табл. 2, рис. 8
Ключові слова: газотермічне напилення, електродугова металізація, покриття інтерметалліди залізо-алюміній, механохімічний синтез, композиційний порошок, порошковий дріт, параметрична діаграма жаростійкості, система FeAlCr–CeO₂

Надійшла до редакції 12.06.2019

Список літератури

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.
m