|
DOI: 10.14489/hb.2019.01.pp.003-008
Пячин С. А., Бурков А. А., Мокрицкий Б. Я., Власова Н. М.
ВЛИЯНИЕ ИЗОТЕРМИЧЕСКОГО НАГРЕВА НА СОСТАВ И СВОЙСТВА TI–AL–B–C ЭЛЕКТРОИСКРОВЫХ ПОКРЫТИЙ
(с. 3-8)
Аннотация. Работа посвящена изучению влияния отжига на изменение характеристик покрытий из алюминида титана Ti3Al с добавками карбида бора, осажденных на титановый сплав Ti6Al4V методом электроискрового легирования. Электроискровые покрытия подвергались непрерывному нагреву в вакууме при температурах от 500 до 1100 С. Проведено сравнение фазового состава, микротвердости, износостойкости и коэффициента трения покрытий Ti–Al–B–C до и после термической обработки. Установлено, что добавка карбида бора в интерметаллидный сплав улучшает физико-механические характеристики электроискровых покрытий, полученных из этого материала. Состав осажденных слоев претерпевает изменения после нагрева при температурах выше 600 С вследствие образования оксида титана. После отжига микротвердость большинства покрытий практически не изменилась. Тем не менее, износостойкость электроискровых покрытий из Ti3Al с 10 и 15 масс.% добавкой карбида бора выросла, соответственно, в 3,3 и 1,3 раза, а коэффициент трения снизился на 10…15 %.
Ключевые слова: электроискровое легирование; покрытие; алюминид титана; карбид бора; фазовый состав; отжиг; микротвердость; износостойкость.
Pyachin S. A., Burkov A. A., Mokritskii B. Ya., Vlasova N. M.
INFLUENCE OF ISOTHERMAL HEATING ON STRUCTURE AND PROPERTIES OF TI–AL–B–C ELECTROSPARK COATINGS
(pp. 3-8)
Abstract. The paper devotes to the study of the annealing effect on the change in the characteristics of titanium aluminum Ti3Al coatings with boron carbide additives deposited on Ti6Al4V titanium alloy by electrospark alloying. Electrospark coatings were exposed to a isothermal heating in vacuum at different temperatures from 500 to 1100 С. The phase composition, microhardness, wear resistance and friction coefficient of the coatings Ti–Al–B–C were compared before and after heat treatment. It was established that the addition of boron carbide to the intermetallic alloy improves the physical and mechanical characteristics of electrospark coatings produced from this material. The composition of the deposited layers changes after heating at temperatures above 600 C due to the formation of titanium oxide. After annealing, the microhardness of most coatings has not changed. However, the wear resistance of Ti3Al electrospark coatings with 10 and 15 mass.% addition of boron carbide increased in 3.3 and 1.3 times, respectively, and the friction coefficient decreased by 10…15 %.
Keywords: Electrospark alloying; Coating; Titanium aluminide; Boron carbide; Phase composition; Annealing; Microhardness; Wear resistance.
С. А. Пячин, А. А. Бурков (Институт материаловедения Хабаровского научного центра ДВО РАН, Хабаровск, Россия) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
Б. Я. Мокрицкий (Комсомольский-на-Амуре государственный технический университет, Комсомольск-на-Амуре, Россия)
Н. М. Власова (Институт материаловедения Хабаровского научного центра ДВО РАН, Хабаровск, Россия)
S. A. Pyachin, A. A. Burkov (Institute of Materials, Far Eastern Branch, the Russian Academy of Sciences, Khabarovsk, Russia) E-mail:
Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.
B. Ya. Mokritskii (Komsomolsk-on-Amur State Technical University, Komsomolsk-on-Amur, Russia)
N. M. Vlasova (Institute of Materials, Far Eastern Branch, the Russian Academy of Sciences, Khabarovsk, Russia)
1. Sujata M., Madan M., Raghavendra K., Bhaumik S. K. Fretting Fatigue in Aircraft Components Made of Ti–Al–V Alloys // Procedia Engineering. 2013. V. 55. P. 481 – 486.
2. Горынин И. В., Чечулин Б. Б. Титан в машиностроении. М: Машиностроение, 1990. 400 с.
3. Ильин А. А., Скворцова С. В., Гвоздева О. Н., Пожога В. А. Формирование термически стабильной структуры в титановом сплаве с повышенным содержанием алюминия при термоводородной обработке // Титан. 2012. № 2(36). С. 4 – 10.
4. Семенова И. П., Рааб Г. И., Валиев Р. З. Наноструктурные титановые сплавы: новые разработки и перспективы применения // Российские нанотехнологии. 2014. Т. 9, № 5-6. С. 84 – 95.
5. Александров Д. А., Мубояджян С. А., Гаямов А. М., Горлов Д. С. Исследование жаростойкости и кинетики изменения элементного состава композиции из титанового сплава ВТ4-1 с жаростойкими покрытиями // Авиационные материалы и технологии. 2014. № S5. С. 61 – 66.
6. Leyens C., Peters M., Kaysser W. A. Intermetallic Ti–Al Coatings for Protection of Titanium Alloys: Oxidation and Mechanical Behavior // Surface and Coatings Technology. 1997. V. 9495. P. 34.
7. Имаев В. М., Имаев Р. М., Оленева Т. И. Современное состояние исследований и перспективы развития технологий интерметаллидных γ-TiAl сплавов // Письма о материалах. 2011. Т. 1, № 1. С. 25 – 31.
8. PalDey S., Deevi S. C., Alford T. L. Cathodic Arc Deposited Thin Film Coatings Based on TiAl Intermetallics // Intermetallics. 2004. V. 12, Is. 7 9. P. 985.
9. Kurzina I. A., Kozlov E. V., Sharkeev Yu. P. et al. Influence of Ion Implantation on Nanoscale Intermetal-lic–Phase Formation in Ti–Al, Ni–Al and Ni–Ti Systems // Surf. Coat. Technology. 2007. V. 201. P. 8463 – 8468.
10. Lin Y., Yao J., Lei Y. et al. Microstructure and Properties of TiB2-TiB Reinforced Titanium Matrix Composite Coating by Laser Cladding // Optics and Lasers in Engineering. 2016. V. 86. P. 216 – 227.
11. Machethe K. E., Popoola A. P. I., Adebiyi D. I., Fayomi O. S. I. Influence of SiC–Ti/Al on the Microstructural and Mechanical Properties of Deposited Ti–6V–4Al Alloy with Cold Spray Technique // Procedia Manufacturing. 2017. V. 7. P. 549 – 555.
12. Antimicrobial Property, Cytocompatibility and Corrosion Resistance of Zn-doped ZrO2/TiO2 Coatings on Ti6Al4V Implants / R. Wang, X. He, Y. Gao, X. Yao, B. Tang // Materials Science and Engineering C. 2017. V. 75. P. 7 – 15.
13. Jin J., Duan H., Li X. The Influence of Plasma Nitriding on Microstructure and Properties of CrN and CrNiN Coatings on Ti6Al4V by Magnetron Sputtering // Vacuum. 2017. V. 136. P. 112 – 120.
14. Liu H., Zhang X., Jiang Y., Zhou R. Microstructure and High Temperature Oxidation Resistance of Insitu Synthesized TiN/Ti3Al Intermetallic Composite Coatings on Ti6Al4V Alloy by Laser Cladding Process // Journal of Alloys and Compounds. 2016. V. 670. P. 268 – 274.
15. Lv Y. H., Li J., Tao Y. F., Hu L. F. High-temperature Wear and Oxidation Behaviors of TiNi/Ti2Ni Matrix Composite Coatings with TaC Addition Prepared on Ti6Al4V by Laser Cladding // Applied Surface Science. 2017. V. 402. P. 478 – 494.
16. Effect of the Content of B4C on Microstructural Evolution and Wear Behaviors of the Laserclad Coatings Fabricated on Ti6Al4V / L. L. Bai, J. Li, J. L. Chen, J. Z. Shao, C. C. Qu // Optics and Laser Technology. 2016. V. 76. P. 33 – 45.
17. Пячин С. А., Бурков А. А., Комарова В. С. Формирование и исследование электроискровых покрытий на основе алюминидов титана // Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. 2013. Вып. 6. С. 16 – 24.
18. Пячин С. А., Бурков А. А., Власова Н. М., Кириченко Е. А. Влияние добавок оксидов и карбидов металлов на свойства интерметаллидных Ti3Al электроискровых покрытий // Фундаментальные проблемы современного материаловедения. 2016. Т. 13. № 2. С. 168 – 173.
19. Пячин С. А., Бурков А. А., Власова Н. М. и др. Износостойкость и жаростойкость электроискровых покрытий на основе Ti3Al с добавкой карбида бора // Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета. 2017. Т. 1, № 1(29). С. 49 – 55.
1. Sujata M., Madan M., Raghavendra K., Bhaumik S. K. (2013). Fretting Fatigue in Aircraft Components Made of Ti–Al–V Alloys. Procedia Engineering, 55, pp. 481-486.
2. Gorynin I. V., Chechulin B. B. (1990). Titanium in mechanical engineering. Moscow: Mashinostroenie. [in Russian language]
3. Il'in A. A., Skvortsova S. V., Gvozdeva O. N., Pozhoga V. A. (2012). Formation of a thermally stable structure in a titanium alloy with a high aluminum content during thermohydrogen treatment. Titan, 36(2), pp. 4-10. [in Russian language]
4. Semenova I. P., Raab G. I., Valiev R. Z. (2014). Nanostructured titanium alloys: new developments and application prospects. Rossiyskie nanotekhnologii, 9(5-6), pp. 84-95. [in Russian language]
5. Aleksandrov D. A., Muboyadzhyan S. A., Gayamov A. M., Gorlov D. S. (2014). The study of heat resistance and kinetics of changes in the elemental composition of the composition of titanium alloy VT4-1 with heatresistant coatings. Aviatsionnye materialy i tekhnologii, (S5), pp. 61-66. [in Russian language]
6. Leyens C., Peters M., Kaysser W. A. (1997). Intermetallic Ti–Al Coatings for Protection of Titanium Alloys: Oxidation and Mechanical Behavior. Surface and Coatings Technology, Vol. 9495.
7. Imaev V. M., Imaev R. M., Oleneva T. I. (2011). The current state of research and development prospects of intermetallic γ – TiAl alloys technology. Pis'ma o materialah, Vol. 1, (1), pp. 25-31. [in Russian language]
8. PalDey S., Deevi S. C., Alford T. L. (2004). Cathodic Arc Deposited Thin FILM COATINGS BASED on TiAl Intermetallics. Intermetallics, 12(7 9), pp. 985.
9. Kurzina I. A., Kozlov E. V., Sharkeev Yu. P. et al. (2007). Influence of Ion Implantation on Nanoscale Intermetallic–Phase Formation in Ti–Al, Ni–Al and Ni–Ti Systems. Surface and Coatings Technology, 201, pp. 8463 – 8468.
10. Lin Y., Yao J., Lei Y. et al. (2016). Microstructure and Properties of TiB2-TiB Reinforced Titanium Matrix Composite Coating by Laser Cladding. Optics and Lasers in Engineering, 86, pp. 216-227.
11. Machethe K. E., Popoola A. P. I., Adebiyi D. I., Fayomi O. S. I. (2017). Influence of SiC–Ti/Al on the Microstructural and Mechanical Properties of Deposited Ti-6V-4Al Alloy with Cold Spray Technique. Procedia Manufacturing, 7, pp. 549-555.
12. Wang R., He X., Gao Y., Yao X., Tang B. (2017). Antimicrobial Property, Cytocompatibility and Corrosion Resistance of Zn-doped ZrO2/TiO2 Coatings on Ti6Al4V Implants. Materials Science and Engineering C, 75, pp. 7-15.
13. Jin J., Duan H., Li X. (2017). The Influence of Plasma Nitriding on Microstructure and Properties of CrN and CrNiN Coatings on Ti6Al4V by Magnetron Sputtering. Vacuum, 136, pp. 112-120.
14. Liu H., Zhang X., Jiang Y., Zhou R. (2016). Microstructure and High Temperature Oxidation Resistance of Insitu Synthesized TiN/Ti3Al Intermetallic Composite Coatings on Ti6Al4V Alloy by Laser Cladding Process. Journal of Alloys and Compounds, 670, pp. 268-274.
15. Lv Y. H., Li J., Tao Y. F., Hu L. F. (2017). High-temperature Wear and Oxidation Behaviors of TiNi/Ti2Ni Matrix Composite Coatings with TaC Addition Prepared on Ti6Al4V by Laser Cladding. Applied Surface Science, 402, pp. 478-494.
16. Bai L. L., Li J., Chen J. L., Shao J. Z., Qu C. C. (2016). Effect of the Content of B4C on Microstructural Evolution and Wear Behaviors of the Laser-clad Coatings Fabricated on Ti6Al4V. Optics and Laser Technology, 76, p. 33-45.
17. Pyachin S. A., Burkov A. A., Komarova V. S. (2013). Formation and study of electrospark coatings based on titanium aluminides. Poverhnost'. Rentgenovskie, sinhrotronnye i neytronnye issledovaniya, (6), pp. 16-24. [in Russian language]
18. Pyachin S. A., Burkov A. A., Vlasova N. M., Kirichenko E. A. (2016). The effect of the addition of metal oxides and carbides on the properties of intermetallic Ti3Al electrospark coatings. Fundamental'nye problemy sovremennogo materialovedeniya, 13(2), pp. 168-173. [in Russian language]
19. Pyachin S. A., Burkov A. A., Vlasova N. M. et al. (2017). Wear resistance and heat resistance of electric spark coatings based on Ti3Al with the addition of boron carbide. Uchenye zapiski Komsomol'skogo-na-Amure gosudarstvennogo tekhnicheskogo universiteta, Vol. 1, 29(1), pp. 49-55. [in Russian language]
Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).
Стоимость статьи 350 руб. (в том числе НДС 18%). После оформления заказа, в течение нескольких дней, на указанный вами e-mail придут счет и квитанция для оплаты в банке.
После поступления денег на счет издательства, вам будет выслан электронный вариант статьи.
Для заказа скопируйте doi статьи:
10.14489/hb.2019.01.pp.003-008
и заполните форму
Отправляя форму вы даете согласие на обработку персональных данных.
.
This article is available in electronic format (PDF).
The cost of a single article is 350 rubles. (including VAT 18%). After you place an order within a few days, you will receive following documents to your specified e-mail: account on payment and receipt to pay in the bank.
After depositing your payment on our bank account we send you file of the article by e-mail.
To order articles please copy the article doi:
10.14489/hb.2019.01.pp.003-008
and fill out the form
.
|
Текущий номер
Разработка концепции и создание сайта - ООО «Издательский дом «СПЕКТР»