Машинобудування і транспорт

ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ І ЗНОСОСТІЙКОСТІ ПЛАЗМОВИХ ПОКРИТТІВ НА ОСНОВІ ІНТЕРМЕТАЛІДУ Fe-Al

Автор(и)

А. П. Мурашов
Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ
Н. В. Вігілянська
Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ
О. П. Грищенко
Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ
А. О. Ющенко
Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ
В. Ф. Горбань
Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, Київ
DOI https://doi.org/10.31649/1997-9266-2022-163-4-91-96

Ключові слова

плазмове напилення алюмініди заліза твердість абразивні частинки зношування модуль пружності структура

Анотація

Наведено дослідження механічних характеристик та абразивної стійкості плазмових покриттів на основі інтерметаліду Fe-Al. Покриття отримували методом плазмового напилення з використанням порошків на основі алюмініду заліза систем Fe3Al, Fe-AlMg та Fe-TiAl, отриманих методом механохімічного синтезу.

Механічні характеристики (твердість та модуль пружності) покриттів визначали методом мікроіндентування. Встановлено, що твердість покриттів лежить у межах 2,9…5,4 ГПа, модуль пружності — 80…100 ГПа.

Показано, що газоабразивна стійкість всіх випробуваних покриттів за кімнатної температури перевищує в 1,4…4,3 раза зносостійкість сталі Ст3; при терті об нежорстко закріплені абразивні частинки стійкість покриттів перевищує стійкість сталі Ст3 у 2,1…3,8 раза. В умовах газоабразивного зношування за температури 550 °С стійкість покриттів Fe3Al, Fe-AlMg та Fe-TiAl перевищує стійкість сталі Ст3 у 2,2…3,1 раза; стійкість покриттів Fe3Al і Fe-TiAl за цих умов перевищує стійкість теплостійких сталей в 1,2…1,5 раза.

У всіх випадках найбільшу зносостійкість має покриття Fe3Al, що пов’язано з його низькою пористістю та малим вмістом крихких фаз у покритті.

Оцінка взаємозв’язку механічних властивостей покриттів зі зносостійкістю показала, що зносостійкість покриттів підвищується зі збільшенням їх модуля пружності.

На підставі проведених досліджень показано можливість використання покриттів на основі Fe-Al для захисту та зміцнення деталей та конструкцій, що працюють в умовах абразивного зношування за температур від 20 до 550 °С.

349 207

Як цитувати

[1]
«ДОСЛІДЖЕННЯ МЕХАНІЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ І ЗНОСОСТІЙКОСТІ ПЛАЗМОВИХ ПОКРИТТІВ НА ОСНОВІ ІНТЕРМЕТАЛІДУ Fe-Al», Вісник ВПІ, вип. 4, с. 91–96, Вер 2022, doi: 10.31649/1997-9266-2022-163-4-91-96.

Біографії авторів

автор А. П. Мурашов, афіліація Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ

канд. техн. наук, старший науковий співробітник

автор Н. В. Вігілянська, афіліація Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ

канд. техн. наук, старший науковий співробітник

автор О. П. Грищенко, афіліація Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ

молодший науковий співробітник

автор А. О. Ющенко, афіліація Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України, Київ

молодший науковий співробітник

автор В. Ф. Горбань, афіліація Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, Київ

д-р. техн. наук, старший науковий співробітник, провідний науковий співробітник

Посилання

П. Кулу, Износостойкость порошковых материалов и покрытий. Таллин: Валгус, 1988.
V. K. Sikka, S. Viswanathan, and C. G. Mc Kaamey, “Development and commercialization status of Fe3Al – based intermetallic alloys,” Struct. Intermetallics: Champion, Pa, Sept. 26-30, 1993.
S. C. Deevi, and V. K. Sikka, “Nickel and iron aluminides: an overview on properties, processing, and applications,” Intermetallics, no. 4 (5), pp. 357-375, 1996. https://doi.org/10.1016/0966-9795(95)00056-9 .
N. S. Stoloff, “Iron aluminides: present status and future prospects,” Materials Science and Engineering, A258, pp.1-14, 1998. https://doi.org/10.1016/S0921-5093(98)00909-5 .
S. C. Deevi, “Advanced Intermetallic Iron Aluminide Coatings for High Temperature Applications,” Progress in Materials Science, vol. 118, no.100769, 2020. https://doi: 10.1016/j.pmatsci.2020.100769 .
Ф. Г. Ловшенко, и А. С. Федосенко, «Плазменные покрытия из механически синтезированных композиционных порошков на основе системы железо-алюминий,» Литьё и металлургия, № 3, с. 84-92, 2020. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2020-3-84-92 .
N. Cinca, and J. M. Guilemany, “Thermal spraying of transition metal aluminides: an overview,” Intermetallics, vol. 24. pp. 60-72, 2012. https://doi.org/10.1016/j.intermet.2012.01.020 .
А. Л. Борисова, И. И. Тимофеева, М. А. Васильковская, А. Н. Бурлаченко, и Т. В. Цымбалистая. «Фазовые и структурные превращения при формировании порошков интерметаллиддов системы Fe-Al методом механохимического синтеза,» Порошковая металлургия, № 7-8, с. 135-143, 2015.
Ю. С. Борисов, А. Л. Борисова, А. Н. Бурлаченко, Т. В. Цымбалистая, и Ц. Сендеровски, «Структура и свойства легированных порошков на основе интерметаллида Fe3Al для газотермического напыления, полученных методом механохимического синтеза,» Автоматическая сварка, № 9, с. 40-47, 2017.
Ю. С. Борисов, А. Л. Борисова, Н. В. Вігілянська, О. П. Грищенко, і М. В. Коломицев, «Покриття на основі інтерметалідів Fe-Al, які отримані методами плазмового і надзвукового повітряно-газового плазмового напилення,» Автоматичне зварювання, № 07, с. 32-40, 2020.
S. A. Firstov, V. F. Gorban, and E. P. Pechkovsky, “New methodological opportunities of modern materials mechanical properties definition by the automatic indentation method,” NAS of Ukraine Science and innovations, № 6 (5), с. 7-18, 2010.
Qiaoling Chu et al., “Interfacial Investigation of Explosion-Welded Titanium/Steel Bimetallic Plates,” Journal of Materials Engineering and Performance, vol. 29, pp.78-86, 2020. https://doi.org/10.1007/s11665-019-04535-9 .
Olivier Quénard, Christophe Laurent, Alain Peigney, and Abel Rousset, “Zirconia-spinel composites. Part II: mechanical properties,” Materials Research Bulletin, Elsevier, vol. 35, pp. 1979-1987, 2000. https://doi.org/1016/S0025-5408(00)00409-8.