СТРУКТУРА ТА ВЛАСТИВОСТІ ПЛАЗМОВИХ ПОКРИТТІВ, НАПИЛЕНИХ КОМПОЗИЦІЙНИМ МАТЕРІАЛОМ, ОДЕРЖАНИМ З ВИКОРИСТАННЯМ СВС-ПРОЦЕСУ
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2023.2.6Ключові слова:
ресурс, деталі машин, СВС-процес, шихта, композиційний матеріал, плазмове напилення, покриття, структура, фазовий склад, мікротвердість, зносостійкість, карбідАнотація
Досліджено структуру та властивості плазмових напилених покриттів на основі самофлюсівного сплаву системи Ni-Cr-B-Si марки ПГ-10Н-01, модифікованого матеріалом, одержаним з використанням самопоширюваного високотемпературного синтезу (СВС-процес). В якості вихідних компонентів модифікуючого композиційного матеріалу використано порошки титану Ti, технічного вуглецю C, алюмінієвої пудри Al, оксидів кремнію SiO2 та алюмінію Al2O3, оксиду залізу Fe2O3 та термореагуючого порошку ПТ-НА-01. Механічну активацію шихти проведено у кульовому млині КМ-1 протягом 15 хв, при 130 об/хв та співвідношенні як 1 до 40 маси шихти до маси тіл подрібнення. Ініціювання СВС-процесу здійснено теплотою розжареної ніхромової спіралі діаметром 0,8 мм, в середовищі аргону Ar. Процес плазмового напилення виконано на установці мікроплазмового напилення МПН-004, при струмі 45 А, напрузі 30 В, з дистанцією 100 мм на зразки зі сталі 65Г товщиною 3 мм. В якості плазмоутворюючого та захисного газу використовувався аргон Ar, з витратами 70 л/год та 280 л/год. При виконанні роботи за допомогою методів металографічного аналізу та електронної мікроскопії досліджено мікроструктуру напилених покриттів, проведено їх рентгенофазовий аналіз, а також визначено мікротвердість та зносостійкість. Встановлено, що в результаті плазмового напилення композиційного матеріалу формується покриття які мають щільну та багатофазну структуру. Склад покриття ПГ-10Н-01 включає твердий розчин нікелю γ-Ni з боридом нікелю Ni3B. При додаванні модифікуючого композиційного матеріалу, поряд з γ-Ni з боридом нікелю Ni3B в покритті виявлені дибориди TiB2 та карбіди TiC титану, а також карбіди кремнію SiC, які призводить до збільшення мікротвердості покриття та його більш високої зносостійкості у процесі абразивного зносу. Розроблений композиційний матеріал рекомендовано для зміцнення поверхонь деталей машин, які експлуатуються в умовах абразивного середовища.
Посилання
Наука про матеріали: Досягнення та перспективи / редкол. Л.М. Лобанов (голова) та ін. Київ : НАН України, Академперіодика, 2018. Т. 1. 652 с.
Коржик В.М., Рябоволик Ю.В., Шевченко В.Ю., Демянов О.І. Трибологічні характеристики електродугових покриттів для відновлювання деталей сільськогосподарських машин та обладнання. Міжвузівський збірник «Наукові нотатки». Луцьк. 2011. № 32. С. 185–190.
Kharatyan S.L., Merzhanov A.G. Coupled SHS reactions as a useful tool for synthesis of materials: an overview. International Journal of SHS. 2012. № 21. P. 59–73. DOI: https://doi.org/10.3103/S1061386212010074
Merzhanov A.G., Borovinskaya I.P. Historical retrospective of SHS: an autoreview. International Journal of SHS. 2008. № 4. P. 242–265. DOI: https://doi.org/10.3103/S1061386208040079
Tavadze G.F., Shteinberg A.S. Production of advanced materials by methods of self-propagating high-temperature synthesis. Tbilisi : Meridian, 2011. 206 p.
Тавадзе Г.Ф. Про розвиток напряму самопоширюваного високотемпературного синтезу. Доповідь з нагоди вручення Золотої медалі ім. В.І. Вернадського НАН України. Вісник НАН України. 2017. № 5. С. 46–51.
Лузан С.О., Ситников П.А. Ретроспективний аналіз формування та розвитку самопоширюваного високотемпературного синтезу. Вісник Кременчуцького національного університету імені Михайла Остроградського. 2022. № 4 (135). С. 88–96. DOI: https://doi.org/10.32782/1995-0519.2022.4.12
Лузан С.О., Ситников П.А. Самопоширюваний високотемпературний синтез: стан, проблеми та перспективи розвитку. Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки. 2022. № 6. Т. 33 (72). С. 17–23. DOI: https://doi.org/10.32782/2663-5941/2022.6/04
Ющенко К.А., Борисов Ю.С., Кузнецов В.Д., Корж В.М. Інженерія поверхні: підручник. Київ, Наукова думка. 2007. 553 с.
Смирнов І.В., Чорний А.В., Фурман В.К., Долгов Н.А. Вплив домішок нанодисперсних сполук оксидів на зносо- та корозійну стійкість плазмово-напилених покриттів. Проблеми тертя та зношування. 2017. № 1 (74). С. 14–22.
Фурман В.К., Чорний А.В., Смирнов І.В. Дослідження впливу домішок нанопорошки оксиду алюмінію на зносостійкість плазмових покриттів. Проблеми трибології. 2016. № 1. С. 100–104.
Пристрій для плазмового – дугового напилення покриттів: пат. 54496 Україна, МПК (2009) В23К 10/00. № 54496; заявл. 20.05.2010; опубл. 10.11.2010, бюл. № 21. 6 с.
Borisov Yu.S., Borisova A.L., Grishchenko A.P., Vigilanskaya N.V., Kolomiitsev M.V., Vasilkovskaya M.A. Structure and phase composition of ZrB2-SiC-AlN plasma coatings on the surface of C/C-SiC composite materials. Automatic Welding, 2019. № 5. P. 25–35. DOI: https://doi.org/10.15407/as2019.05.03
Борисов Ю.С., Борисова А.Л., Цимбаліста Т.В., Кільдій А.І., Янцевич К.В., Іпатова З.Г. Отримання і властивості детонатоційних покриттів на основі аморфізованого сплаву FeMoNiCrB з введенням зміцнюючих фаз. Автоматичне зварювання. 2021. № 12. С. 38–45. DOI: https://doi.org/10.37434/as 2021.12.05
Лузан С.О., Ситников П.А. Дослідження впливу параметрів механічної активації шихти Ti–C–Al–SiO2–Al2O3–Fe2O3–ПТ-НА-01 на тривалість синтезу композиційного матеріалу, що модифікує. Вісник Харківського автомобільно-дорожнього університету. 2023. № 100. С. 42–47. DOI: https://doi.org/10.30977/BUL.2219-5548.2023.100.0.42
Luzan S.O., Sytnykov P.A. Device for initiating the SHS process. Materials VI International scientific and practical conference. “Science and innovation of modern world”, London, 23–25 February 2023. London. P. 237–239.
