ФОРМУВАННЯ КОМПОЗИЦІЙНИХ МЕТАЛОКЕРАМІЧНИХ ТА МЕТАЛОКАРБІДНИХ ЕЛЕКТРОДУГОВИХ ПОКРИТТІВ

Автор(и)

  • Anton Karpechenko Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова
  • Maksym Bobrov Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова
  • Oleksander Dubovyу Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова
  • Tetiana Makrukha Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова
  • Yevhen Nedelko Національний університет кораблебудування ім. адм. Макарова

DOI:

https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.02

Ключові слова:

електродугове напилення, композиційні покриття, оксид алюмінію, карбід титану, міцність зчеплення, мікротвердість

Анотація

У роботі досліджено можливість формування композиційних металокерамічних (Св-08Г2С-О–Al2O3) та металокарбідних (Св-08Г2С-О–TiC) електродугових покриттів із застосуванням зміцнювальної фази у вигляді частинок порошку. Для цього застосовували модернізований ковпак розпилювальної голівки металізатора ЕМ-14М, що оснащений вузлом безперебійної подачі порошку. Отримано лабораторну партію зразків на різних технологічних режимах напилення. За допомогою растрового електронного мікроскопу досліджено мікроструктуру сформованих покриттів. Встановлено, що композиційні покриття характеризуються лускатою будовою та мають досить низьку пористість від 8 до 12% (залежно від режиму напилення та вмісту зміцнювальної фази), у структурі добре диференціюються частинки різних фаз за їх відтінком. Ідентифікацію фаз проведено за показниками їх мікротвердості. Встановлено, що мікротвердість металевої матриці (Св-08Г2С-О) складає 1,8 ГПа, керамічних частинок Al2O3 – 17,1 ГПа, частинок TiC – 31,0 ГПа. Досліджено вплив технологічних параметрів напилення, а саме: сили струму, напругу на дузі та витрати порошку на вміст зміцнювальної фази у структурі вказаних композиційних електродугових покриттів. Встановлено, що при використанні максимальних значень технологічних параметрів (сила струму 160 А, напруга 35 В і витрати порошку 35 г/хв), забезпечується отримання максимальної кількості зміцнювальної фази у покриттях: 10,3 % Al2O3 в металокерамічних та 25,6% TiC у металокарбідних. Значно більший вміст TiC у порівнянні зі вмістом Al2O3 у відповідних композиційних покриттях пояснюється вищою густиною карбіду та, як наслідок, підвищеною швидкістю даних частинок у високотемпературному гетерофазному струмені, а також кращою його змочуваністю рідким металом. Проведено експериментальні дослідження впливу вмісту зміцнювальної фази у композиційних покриттях на їх міцність зчеплення з основою. Показано, що максимальне значення міцності зчеплення металокерамічних покриттів складає 30 МПа та відповідає вмісту Al2O3 на рівні 8,7%. Щодо металокарбідних покриттів, то максимальне значення міцності зчеплення 32 МПа отримали при вмісті карбідної фази 18,4%. При цьому міцність зчеплення з основою покриття отриманого з дроту Св-08Г2С-О становить 26 МПа. Підвищення вказаної характеристики для композиційних покриттів пояснюється додатковою активацією напилюваної поверхні нерозплавленими твердими частинками Al2O3 та TiC. Показано, що міцність зчеплення зменшується при підвищенні вмісту Al2O3 до 10,3%, а TiC до 25,2%, що пояснюється значним зниженням фактичної площі контакту покриття з основою.

Посилання

Huang J., Liu Y., Yuan J., Li H. Al/Al2O3 Composite Coating Deposited by Flame Spraying for Marine Applications: Alumina Skeleton Enhances Anti-Corrosion and Wear Performances. Journal of Thermal Spray Technology. 2014. Vol. 23. Р. 676–683. doi: 10.1007/s11666-014-0056-7.

Cao Y., Huang C., Liu W., Zhang W., Du L. Effects of Boron Carbide Content on the Microstructure and Properties of Atmospheric Plasma-Sprayed NiCoCrAlY/Al2O3-B4C Composite Coatings. Journal of Thermal Spray Technology. 2014. Vol. 23. Р. 716–724. doi:10.1007/s11666-014-0061-x.

Bai M., Song B., Reddy L., Hussain T. Preparation of MCrAlY–Al2O3 Composite Coatings with Enhanced Oxidation Resistance through a Novel Powder Manufacturing Process. Journal of Thermal Spray Technology. 2019. Vol. 28. Р. 433–443. doi: 10.1007/s11666-019-00830-y.

Zhang L., Yang S., Lv X., Jie X. Wear and Corrosion Resistance of Cold-Sprayed Cu-Based Composite Coatings on Magnesium Substrate. Journal of Thermal Spray Technology. 2019. Vol. 28. Р. 1212–1224. doi: 10.1007/s11666-019-00887-9.

Winnicki M., Małachowska A., Piwowarczyk T., Rutkowska-Gorczyca M., Ambroziak A. The bond strength of Al+Al2O3 cermet coatings deposited by low-pressure cold spraying. Surface and coatings technology. 2016. Vol. 16. P. 743–752. doi: 10.1016/j.acme.2016.04.014.

Wang J., Wang G., Liu J., Zhang L., Wang W., Li Z. Microstructure of Ni-Al powders and Ni-Al composite coatings prepared by twin-wire arc spraying. International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials. 2016. Vol. 23. Р. 810–818. doi: 10.1007/s12613-016-1295-z.

Cheng J., Ge Y., Wang B., Zhang L., Hu X., Hong S., Liang X., Zhang X. Microstructure and Tribocorrosion Behavior of Al2O3/Al Composite Coatings: Role of Al2O3 Addition. Journal of Thermal Spray Technology. 2020. Vol. 29. Р. 1741–1751. doi:10.1007/s11666-020-01062-1.

Wielage B., Pokhmurska H., Student M., Gvozdeckii V., Stupnyckyj T., Pokhmurskii V. Iron-based coatings arc-sprayed with cored wires for applications at elevated temperatures. Surface and coatings technology. 2013. Vol. 27. Р. 27–35. doi: 10.1016/j.surfcoat.2012.12.013.

Похмурский В.И., Студент М.М., Гвоздецкий В.М., Похмурская А.В. Порошковые проволоки серии ФМИ для электродугового напыления покрытий. Автоматическая сварка. 2011. № 9. С. 52–57.

Дубовий О.М., Карпеченко А.А., Бобров М.М., Мазуренко А.О. Пат. 111760 Україна, МПК C23C 26/02, B05B 7/22. Пристрій для електродугового напилення композиційних покриттів. – а 2014 07318; заявл. 01.07.2014; опубл. 10.06.2016, Бюл. №11.

Lysenko V., Mali V., Anisimov A. Microhardness of Ceramics Obtained by Different Methods from Nanopowders of Different Oxides. Athens Journal of Sciences. 2014. Vol. 1. Р. 269–280. doi: 10.30958/ajs.1-4-4.

Shackelford J., Han Y., Kim S., Kwon S. CRC materials science and engineering handbook 4th Edition. CRC press, 2015. 644 p. doi:10.1201/9781420038408.

Dubovoj A.N., Prokudin S.A., Karpechenko A.A. Manufacture of coatings with mixed compositions by means of powder arc spraying using a facility developed specifically for this purpose. Thermal spray bulletin. 2013. Vol. 2. P. 102–107.

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-04-23

Як цитувати

Karpechenko , A. ., Bobrov , M. ., Dubovyу O. ., Makrukha , T. ., & Nedelko , Y. . (2021). ФОРМУВАННЯ КОМПОЗИЦІЙНИХ МЕТАЛОКЕРАМІЧНИХ ТА МЕТАЛОКАРБІДНИХ ЕЛЕКТРОДУГОВИХ ПОКРИТТІВ. Вісник Національного технічного університету «ХПІ». Серія: Нові рішення у сучасних технологіях, (1(7), 9–17. https://doi.org/10.20998/2413-4295.2021.01.02

Номер

Розділ

Енергетика, машинобудування та технології конструкційних матеріалів