Отправить статью по E-mail Изучение перспектив применения ионной модификации нитридных покрытий к процессам высокотемпературной коррозии в нефтегазовой отрасли
- Авторы: Кадыржанов К.К.1, Козловский А.Л.1,2, Шлимас Д.И.1, Молдабаева Г.Ж.3
-
Учреждения:
- Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева
- Атырауский университет им. Х. Досмухамедова
- Казахский национальный исследовательский технический университет имени К. И. Сатпаева
- Выпуск: № 2 (2024)
- Страницы: 93-103
- Раздел: МАТЕРИАЛЫ И КОНСТРУКЦИИ В НЕФТЕГАЗОВОЙ ОТРАСЛИ
- URL: https://journal-vniispk.ru/0445-0108/article/view/357207
- DOI: https://doi.org/10.31660/0445-0108-2024-2-93-103
- ID: 357207
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Использование методов ионной модификации, связанных с высокодозным облучением низкоэнергетическими ионами, является одним из перспективных способов повышения устойчивости материалов к внешним воздействиям, включая высокотемпературную коррозию. Сам процесс ионной модификации заключается в создании приповерхностного слоя материала большой дислокационной плотности за счет имплантационных эффектов, что, в свою очередь, приводит к торможению процессов деструкции в результате коррозионных процессов окисления или механических воздействий. В данной работе, применяя метод ионной модификации с целью повышения устойчивости к высокотемпературной коррозии, авторы модифицировали нитридные покрытия толщиной порядка 500 нм. Основная цель применения метода ионной модификации заключалась в повышении прочностных характеристик нитридных покрытий к высоко-температурной коррозии, а также в снижении эффектов деградации покрытий к механическому разупрочнению и износу после коррозионных испытаний. В ходе проведенных исследований было установлено, что использование низкоэнергетического облучения ионами О2+ (40 кэВ) приводит к увеличению стабильности прочностных характеристик при высокотемпературной коррозии (при длительном нагреве в кислородосодержащей среде при температуре 700 °С), а также к снижению износа в сравнении с немодифицированными нитридными покрытиями, нанесенными на поверхность стали 316L. Перспективность данных исследований заключается в разработке новых методов модификации стальных конструкций, что позволит повысить эффективность устойчивости к коррозионным и механическим повреждениям, а также увеличить износостойкость поверхности при внешних механических воздействиях. Возможность увеличения устойчивости за счет деформационных включений, вызванных имплантацией, позволяет увеличить устойчивость к коррозии за счет повышения сопротивляемости материала к высокотемпературному окислению
Об авторах
К. К. Кадыржанов
Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева
А. Л. Козловский
Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева; Атырауский университет им. Х. Досмухамедова
Email: Kozlovskiy.a@inp.kz
Д. И. Шлимас
Евразийский национальный университет им. Л. Н. Гумилева
Г. Ж. Молдабаева
Казахский национальный исследовательский технический университет имени К. И. Сатпаева
Список литературы
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. 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. 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. 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. 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. 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 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 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. 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. 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.
Дополнительные файлы
