ФОРМУВАННЯ МЕТАЛОКЕРАМІЧНИХ ПЛАЗМОВИХ ПОКРИТТІВ З ДОДАВАННЯМ ГІДРОКСИДУ АЛЮМІНІЮ

Автор(и)

  • Ю. О. Ярос Національний університет кораблебудування ім. адмірала Макарова, Миколаїв
  • А. А. Карпеченко Національний університет кораблебудування ім. адмірала Макарова, Миколаїв
  • М. М. Бобров Національний університет кораблебудування ім. адмірала Макарова, Миколаїв

DOI:

https://doi.org/10.31649/1997-9266-2024-176-5-71-76

Ключові слова:

атмосферне плазмове напилення, гідроксид алюмінію, композиційні покриття, мікротвердість

Анотація

Газотермічне напилення за рахунок незначного нагрівання, мінімізації теплових деформацій та відсутності структурних змін в поверхневому шарі деталі дозволяє ефективно формувати захисні композиційні покриття різноманітних складів. Одним з найперспективніших вважаються покриття з оксидом алюмінію, що характеризується високою твердістю, термостійкістю, хімічною інертністю та високими теплозахисними та електроізоляційними властивостями. Серед інших газотермічних методів плазмове напилення є найуніверсальнішим та ефективнішим. У роботі за рахунок комбінації дротяного (дріт марки ER5356 ) плазмового напилення з одночасною подачею порошкового матеріалу сформовано композиційне покриття, що складається с алюмінієвої матриці та частинок гідроксиду алюмінію. Показано, що мікроструктура покриття має характерну лускату будову з пористістю близько 15 %. Мікротвердість алюмінієвої матриці становить 0,32 ГПа. Частинки гідроксиду алюмінію та продуктів його розкладу частково викришуються під час підготовки мікрошліфів, що пояснюється формуванням конгломератів та недостатнім змочуванням їх частинками алюмінію в процесі формування покриття. Встановлено, що під час напилення спостерігається активне виділення водяної пари внаслідок процесу термічної дегідратації гідроксиду алюмінію у плазмовому струмені. Подальше формування оксидної кераміки у структурі покриття пропонується за рахунок проведення термічної обробки за температури 900 °С протягом 2 годин. Металографічний аналіз зразків показав формування на місці гідроксиду алюмінію часток оксиду алюмінію різного фазового складу з мікротвердістю 5,2…7,2 ГПа. Зазначено значне зменшення кількості металевої світлої фази порівняно зі станом після напилення, що пояснюється окисленням алюмінію продуктами розкладання гідроксиду алюмінію у процесі термічної обробки. Границя поділу «покриття–основа» характеризується наявністю дифузійної зони глибиною близько 80 мкм. За допомогою рентгенофазового аналізу встановлено, що покриття після термічної обробки містить: 52,2 % корунду (α-Al2O3), 4,5 % γ-Al2O3, 28,2 % алюмінію, 13,7 % заліза, 1,5 % кремнію.

Біографії авторів

Ю. О. Ярос, Національний університет кораблебудування ім. адмірала Макарова, Миколаїв

канд. техн. наук, доцент кафедри зварювання

А. А. Карпеченко, Національний університет кораблебудування ім. адмірала Макарова, Миколаїв

канд. техн. наук, доцент кафедри матеріалознавства і технології металів

М. М. Бобров, Національний університет кораблебудування ім. адмірала Макарова, Миколаїв

канд. техн. наук, доцент кафедри матеріалознавства і технології металів

Посилання

W. Zhao, et al., “Developing rotary swaging process for improving the performance of wire-arc sprayed Al/Al2O3 composite coating,” Surface and Coating Technology, vol. 484, pp. 130840, 2024, https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.130840 .

J. Cheng, et al., “Microstructure and tribocorrosion behavior of Al2O3/Al composite coatings: role of Al2O3 addition,” Journal of Thermal Spray Technology, vol. 29, pp. 1741-1751, 2020. https://doi.org/10.1007/s11666-020-01062-1 .

J. Huang, Y. Liu, and H. Li, “Al/Al2O3 composite coating deposited by flame spraying for marine applications: alumina skeleton enhances anticorrosion and wear performance,” Journal of Thermal Spray Technology, vol. 23(4), pp. 676-683, 2014. https://doi.org/10.1007/s11666-014-0056-7 .

N. Ullah, et al, “Cold spraying of Al-5Si/Al2O3 composite coatings on AZ31 Mg alloy: Microstructure, adhesion strength, and tribological properties,” Surface and Coating Technology, vol. 479, pp. 130543, 2024. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.130543 .

X. Yu, et al., “Microstructure and wear-resistant behaviors of Al2O3-TiO2 reinforced Ni-based composite coating plasma-sprayed on 6061 aluminium alloy,” Surface and Coating Technology, vol. 487, pp. 131032, 2024. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.131032 .

W. Li, Y. Yang, H. Li, X. Zhang, Y. Wang, and W. Tian, “TEM characterization and reaction mechanism of composite coating fabricated by plasma spraying Nb–SiC composite powder,” Ceramic International, vol. 49, pp. 15055-15064, 2023. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2023.01.088 .

A. Encalada, et al., “Wear behavior of HVOF sprayed cobalt-based composite coatings reinforced with Cr3C2,” Wear, vol. 546-547, pp. 205310, 2024. https://doi.org/10.1016/j.wear.2024.205310 .

А. А. Карпеченко, і М. М. Бобров, «Вплив передрекристалізаційної термічної обробки на фізико-механічні властивості функціональних електродугових композиційних покриттів,» Вісник Вінницького політехнічного інституту, № 2, с. 94-100, 2022. https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-161-2-94-100 .

Y. Huang, et al., “Study on properties of pure Al coatings and Al/SiC composite coatings by plasma transferred wire arc spraying,” Journal of Thermal Spray Technology, vol. 33, pp. 1709-1724, 2024. https://doi.org/10.1007/s11666-024-01775-7 .

R. Manikandan, T. Arjunan, R. Akhil, and O. Nath, “Studies on micro structural characteristics, mechanical and tribological behaviours of boron carbide and cow dung ash reinforced aluminium (Al 7075) hybrid metal matric composite,” Composites Part B: Engineering, vol. 183, pp. 107668, 2020. https://doi.org/10.1016/j.compositesb.2019.107668 .

W. Wang, D. Ren, X. Zhang, W. Du, S. Zhu, and H. Li, “Preparation and characterization of supersonic plasma sprayed Al–Al2O3–Cr2O3 composite coatings on magnesium alloy substrate,” Ceramics International, vol. 50, pp. 13388-13399, 2024. https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.01.251 .

F. Aydin, “A review of recent developments in the corrosion performance of aluminium matrix composites,” Journal of Alloys and Compounds, vol. 949, pp. 169508, 2023. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.169508 .

В. В. Примаченко, В. В. Мартиненко, Е. Л. Карякіна, К. І. Кущенко, і Л. А. Дергапуцька, «Електронномікроскопічні дослідження фазо- і структуроутворення у процесі термообробки гідраргіліту,» Вісник НТУ «ХПІ», № 4, с. 115-120, 2008.

##submission.downloads##

Переглядів анотації: 30

Опубліковано

2024-10-31

Як цитувати

[1]
Ю. О. Ярос, А. А. Карпеченко, і М. М. Бобров, «ФОРМУВАННЯ МЕТАЛОКЕРАМІЧНИХ ПЛАЗМОВИХ ПОКРИТТІВ З ДОДАВАННЯМ ГІДРОКСИДУ АЛЮМІНІЮ», Вісник ВПІ, вип. 5, с. 71–76, Жовт. 2024.

Номер

Розділ

Машинобудування і транспорт

Метрики

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Статті цього автора (авторів), які найбільше читають