The prospects of applying ionic modification of nitride coatings to high temperature corrosion processes in the oil and gas industry

Capa

Citar

Texto integral

Resumo

The use of ion modification methods associated with high-dose irradiation with low-energy ions is one of the promising ways to increase the resistance of materials to external influences, including high-temperature corrosion. The process of ionic modification involves creating a near-surface layer of material with a high dislocation density due to implantation effects. This inhibits destructive processes caused by corrosive oxidation or mechanical influences. In this work, using the ion modification method to improve the resistance to high temperature corrosion, the authors modified nitride coatings of the order of 500 nm thick. The main purpose of using the ion modification method was to increase the strength characteristics of nitride coatings against high-temperature corrosion, as well as to reduce the effects of coating degradation to mechanical softening and wear after corrosion tests. In the course of the studies, it was found that the use of low-energy irradiation with O2+ ions (40 keV) leads to an increase in the stability of strength characteristics during high-temperature corrosion (with prolonged heating in an oxygen-containing environment at a temperature 700 °C), as well as a decrease in wear in comparison with unmodified nitride coatings applied to the surface of 316L steel. The promise of these studies lies in the development of new methods for modifying steel structures, which will improve the efficiency of resistance to corrosion and mechanical damage, as well as increase the wear resistance of the surface under external mechanical influences. The possibility of increasing stability due to deformation inclusions caused by implantation makes it possible to increase corrosion resistance by increasing the resistance of materials to high-temperature oxidation.

Sobre autores

K. Kadyrzhanov

L.N. Gumilyov Eurasian National University

A. Kozlovskiy

L. N. Gumilyov Eurasian National University; Atyrau University named after Kh. Dosmukhamedov

Email: Kozlovskiy.a@inp.kz

D. Shlimas

L.N. Gumilyov Eurasian National University

G. Moldabayeva

Satbayev University

Bibliografia

  1. Schiffmann, K. I. Determination of fracture toughness of bulk materials and thin films by nanoindentation : comparison of different models / K. I. Schiffmann. – doi: 10.1080/14786435.2010.487984. – Direct text // Philosophical Magazine. – 2011. – Vol. 91, Issue 7–9. – P. 1163–1178.
  2. Weppelmann, E. R. Observations and simple fracture mechanics analysis of indentation fracture delamination of TiN films on silicon / E. R. Weppelmann, X. Z. Hu, M. V. Swain. – Direct text // Journal of adhesion science and technology. – 1994. – Vol. 8, Issue 6. – P. 611–624.
  3. Sriram, K. A numerical fracture analysis of indentation into thin hard films on soft substrates / K. Sriram, R. Narasimhan, S. K. Biswas. – Direct text // Engineering Fracture Mechanics. – 2003. – Vol. 70, Issue 10. – P. 1323–1338.
  4. Rupa, P. K. P. Mechanical and deformation behaviour of titanium diboride thin films deposited by magnetron sputtering / P. K. P. Rupa, P. C. Chakraborti, S. K. Mishra. – doi: 10.1016/j.tsf.2008.12.028. – Direct text // Thin Solid Films. – 2009. – Vol. 517, Issue 9. – P. 2912–2919.
  5. Small-scale fracture toughness of ceramic thin films: the effects of specimen geometry, ion beam notching and high temperature on chromium nitride toughness evaluation / J. P. Best., J. Zechner, J. M. Wheeler. – doi: 10.1080/14786435.2016.1223891. – Direct text // Philosophical Magazine. – 2016. – Vol. 96, Issue 32–34. – P. 3552–3569.
  6. Beake, B. D. Nano-impact testing of TiFeN and TiFeMoN films for dynamic toughness evaluation / B. D. Beake, V. M. Vishnyakov, J. S. Colligon. – Text : electronic // Journal of Physics D : Applied Physics. – 2011. – Vol. 44, Issue 8. – URL: https://doi.org/10.1088/0022-3727/44/8/085301
  7. Fracture properties of thin film TiN at elevated temperatures / J. Buchinger L. Löfler, J. Ast. – Text : electronic // Materials & design. – 2020. – Vol. 194. – URL: https://doi.org/10.1016/j.matdes.2020.108885
  8. Wang, A. N. Fracture toughness measurement on TiN hard coatings using internal energy induced cracking / A. N. Wang, G. P. Yu, J. H. Huang. – doi: 10.1016/j.surfcoat.2013.11.010. – Direct text // Surface and Coatings Technology. – 2014. – Vol. 239. – P. 20–27.
  9. Di Maio, D. Measuring fracture toughness of coatings using focused-ionbeam-machined microbeams / D. Di Maio, S. G. Roberts. – doi: 10.1557/JMR.2005.0048. – Direct text // Journal of materials research. – 2005. – Vol. 20, Issue 2. – P. 299–302.
  10. Mechanical behaviour of metallic thin films on polymeric substrates and the effect of ion beam assistance on crack propagation / M. George, C. Coupeau, J. Colin, J. Grilhé. – doi: 10.1016/j.actamat.2004.09.036. – Direct text // Acta Materialia. – 2005. – Vol. 53, Issue 2. – P. 411–417.

Arquivos suplementares

Arquivos suplementares
Ação
1. JATS XML

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».