THE CHARACTER OF ENERGY DISSIPATION OF ELASTIC OSCILLATIONS DURING INTERNAL FRICTION STUDIES OF PLASMA MULTIPHASE COATINGS DEPENDING ON THEIR MICROSTRUCTUR
DOI:
https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2024.4.7Keywords:
plasma sputtering, multiphase coating, internal friction, energy dissipation, damping, nanocomponents, aeroforcesAbstract
Damping of elastic vibrations in materials with coatings of a complex microstructure with nanocomponents in the form of aerosols was studied. Simple and highly alloyed steels, as well as armco-iron, were chosen as the basis for research, and single- and multi-component powders were used for coatings. Coatings in the form of composite systems based on nanopowders of silicon dioxide SiO2 (aerosil), aluminum aerosil and titanaerosil (Al2O3∙SiO2, TiO2∙SiO2), designated as AlaL and TiaL, respectively, were also studied. These highly dispersed oxides (nanomaterials) were obtained by pyrogenic synthesis. A mixture containing Al2O3∙and ∙SiO2 powders was also used, the components of which were plated by the ionplasma method with microparticles of titanium Ti and aluminum Al – (Al2O3/Ti), (SiO2/Al). The analysis of the properties of the coating-base system is carried out on the basis of the calculation of the dislocation structure parameters, the estimation of the amplitude dependence of the internal friction (ADIF), which makes it possible to determine the mechanisms of the effect of the coating on the processes of destruction and deformation and the conditions of the effect of the coatings on the processes of strengthening or strengthening of the base material. Microstructural parameters were determined – the amplitude of microplastic deformation (γ″kr), the parameters of the dislocation structure of the coating and the surface layers of the base (с1, с2), which allow us to assess the role of the coating in the processes of CM destruction. The increase in the ability of materials to dissipate the stored elastic energy after the application of plasma coatings occurs mainly for materials with those coatings, the structure of which has a large length of interphase boundaries. This is shown on the example of multicomponent coatings containing nanocomponents in the form of nanopowders. The application of the coating introduces fundamental changes to the defective structure both in the surface layers of the material adjacent to the contact zone and in the deep layers in the volume of the main material.
References
Копылов В.И., Смирнов И.В., Селиверстов И.А. Формирование и свойства плазменных многофазных покрытий с наноразмерными составляющими. Монография. В ред. Киев: «Наукова думка», 2019. 480 с.
Kopylov, V. I. Effect of multiphase structure of plasma coatings on their elastic and strength properties. Eastern-Eurohean Journal of Enterprise Technologies. 2016. 5/5 (83). P. 49–57.
Смирнов И.В., Копылов В.И., Черный А.В. Влияние нанодисперсных инеградиентов на свойства плазменных покрытий. МФиНТ., т. 42, в. 6, 2020, С. 797–814.
Morks M. F., Tsunekawa Y., Okumiya M., Shoeib M. A. Splat Microstructure of Plasma Sprayed Cast Iron With Different Chamber Pressures. Journal of Thermal Spray Technology. June 2003. volume 12(2). P. 282–289.
Копылов В.И., Смирнов И.В., Рыбаков С.В. Влияние состава и микроструктуры керамических оксидных покрытий на физико-механические свойства композиционных материалов. Проблемы техники. 2005. № 2. С. 3–19.
Антоненко Д.А. Копылов В.И. Трещиностойкость композитных материалов с нанокерамическими составляющими. Вісник Донбаської державної машинобудівної академії. 2012. № 3(28). С. 24–30.
Копилов В.І., Смирнов І.В. Вплив параметрів частинок і мікрорельєфу поверхні на формування фізичної площі контакту при газотермічному напиленні. Вестник НТУУ «КПИ».Машиностроение. 2008, 53. С. 5–16.
Олійнич-Лисюк А.В. Внутрішнє тертя і структура твердого тіла: Навчальний посібник. Чернівці: Рута, 2006. 117 с.
M.S. Blanter, H. Neuhauser, H. R. Sinninig and I. S. Golovin. Internal Friction in Metallic Materials. NY: Springer Verlag. 2007. 539 p.
Копылов, В. И. Рево С.Л., Смирнов И.В., Иваненко Е.А., Лозовый Ф.В., Антоненко Д.А. Влияние плазменных покрытий из порошков с наноразмерными составляющими на внутреннее трение железа. Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології. Збірник наукових праць. 2010. Том. 8. Випуск 1. С. 209–215.
Копылов, В.И., Антоненко Д.А. Физико-механические характеристики и внутреннее трение материалов с многофазными плазменными покрытиями. Проблемы техники. 2014. № 2. С. 72–89.
Порошок для плазмового нанесення покриттів: пат. 69338 Украина, МПК С23С4/10.№ 2011 12209; заявл. 18.10.2011; опубл. 25.04.2012 бюл. № 8.
Спосіб отримання металізованого керамічного порошку: пат. 44494 України, МПК (2009) С23С 4/04. № 44494; заявл. 30.03.09; опубл. 12.10.09, Бюл. № 19.
Сєліверстов І.А. Вплив параметрів процесу вакуумно-дугової металізації на якість порошкового матеріалу. Вісник ХНТУ. 2008. № 3(32). С. 142–148.
Копилов В.І., Смирнов І.В., Сєліверстов І.А. Процеси іонно-плазмового плакування порошків для газотермічних покриттів. Наукові вісті НТУУ «КПІ». 2009. № 3(65). С. 11–20.
Мовчан Б. А. Механические размерные эффекты двухфазных неорганических материалов. Автоматическая сварка. 2008. № 11. С. 166–170.
Копилов В.І., Смирнов І.В., Антоненко Д.О. Адгезійні властивості і міцність зчеплення газотермічних покриттів. Наукові вісті НТУУ «КПІ». 2010. № 1. С. 93–103.