ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ОПЛАВЛЕНИЯ НА СТРУКТУРУ И СВОЙСТВА САМОФЛЮСУЮЩИХСЯ ПОКРЫТИЙ НА ОСНОВЕ НИКЕЛЯ

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Покрытия из самофлюсующегося порошка марки ПР-Н77Х15С3Р2 (система Ni-Cr-Si-B) наносили на подложку из низкоуглеродистой стали 20 при помощи плазменного напыления. С целью изучения влияния температуры оплавления на структурные и фазовые превращения образцы с покрытиями оплавляли в печи при температурах от 1030 до 1100 ºС. Структурные исследования проводили с использованием оптической и растровой электронной микроскопии, энергодисперсионного и рентгенофазового анализов. Кроме того, в статье приведены результаты измерений микротвердости, а также износостойкости в условиях трения скольжения со смазочным материалом по схеме диск-плоскость. В работе показано, что основными структурными составляющими покрытий после оплавления являются дендриты γ-Ni, включения Cr7C3 и эвтектика Ni-Ni3B. Для покрытий, оплавленных ниже 1070 ºС, характерно также наличие включений CrB и эвтектики Ni3B-Ni6Si2B, для покрытий, оплавленных при 1100 °С, включений CrB2 и эвтектики (γ-Ni)-CrB. Выявлено, что с повышением температуры оплавления объемная доля твердых фаз (эвтектики, а также карбидов и боридов хрома) увеличивается, что приводит к росту микротвердости и износостойкости.

Об авторах

Елена Евгеньевна Корниенко

Новосибирский государственный технический университет

Email: kornienko_ee@mail.ru
пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия

Аэлита Александровна Никулина

Новосибирский государственный технический университет

Email: a.nikulina@corp.nstu.ru
пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия

Александр Георгиевич Баннов

Новосибирский государственный технический университет

Email: bannov_a@mail.ru
пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия

Виктор Иванович Кузьмин

Институт теоретической и прикладной механики им. С.А. Христиановича СО РАН

Email: vikuzmin57@mail.ru
ул. Институтская, 4/1, г. Новосибирск, 630090, Россия

Максимильян Мильдебрах

Ганноверский университет Вильгельма Лейбница

Email: mildebrath@iw.uni-hannover.de
ул. Университетская, 2, г. Гарбсен, 30823, Германия

Виктория Александровна Безрукова

Новосибирский государственный технический университет

Email: vikabezrukova1995@mail.ru
пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия

Александра Андреевна Жойдик

Новосибирский государственный технический университет

Email: sashazhoidik@gmail.com
пр. К. Маркса, 20, г. Новосибирск, 630073, Россия

Список литературы

  1. Колачев Б.А., Елагин В.И., Ливанов В.А. Металловедение и термическая обработка цветных металлов и сплавов: учебник для вузов. - М.: МИСиС, 2005. - 432 с.
  2. Zeng Z., Kuroda S., Era H. Comparison of oxidation behavior of Ni-20Cr alloy and Ni-base self-fluxing alloy during air plasma spraying // Surface & Coatings Technology. - 2009. - Vol. 204. - P. 69-77.
  3. Miguel J.M., Guilemany J.M., Vizcaino S. Tribological study of NiCrBSi coating obtained by different processes // Tribology International. - 2003. - Vol. 36. - P. 181-187.
  4. Газотермическое напыление: учебное пособие / Л.Х. Балдаев, В.Н. Борисов, В.А. Вахалин, Г.И. Ганноченко, А.Е. Затока, Б.М. Захаров, А.В. Иванов, В.М. Иванов, В.И. Калита, В.В. Кудинов, А.Ф. Пузряков, Ю.П. Сборщиков, Б.Г. Хамицев, Э.Я. Школьников, В.М. Ярославцев; под общ. ред. Л.Х. Балдаева. - М.: Маркет ДС, 2007. - 344 с. - ISBN 978-5-7958-0146-9.
  5. Microchemical and microstructural studies in a PTA weld overlay of Ni-Cr-Si-B alloy on AISI 304L stainless steel / C. Sudha, P. Shankar, R.V. Subba Rao, R. Thirumurugesan, M. Vijayalakshmi, B. Raj // Surface & Coatings Technology. - 2008. - Vol. 202. - P. 2103-2112. - doi: 10.1016/j.surfcoat.2007.08.063.
  6. Microstructures of metallic NiCrBSi coatings manufactured via hybrid plasma spray and in situ laser remelting process / N. Serres, F. Hlawka, S. Costil, C. Langlade, F. Machi // Journal of Thermal Spray Technology. - 2011. - Vol. 20 (1-2). - P. 336-343. - doi: 10.1007/s11666-010-9565-1.
  7. A study on microstructure and flame erosion mechanism of a graded Ni-Cr-B-Si coating prepared by laser cladding / H.-F. Xuan, Q.-Y. Wang, S.-L. Bai, Z.-D. Liu, H.-G. Sun, P.-C. Yan // Surface & Coatings Technology. - 2014. - Vol. 244. - P. 203-209. - doi: 10.1016/j.surfcoat.2014.02.021.
  8. Microstructures and environmental assessment of metallic NiCrBSi coatings manufactured via hybrid plasma spray process / N. Serres, F. Hlawka, S. Costil, C. Langlade, F. Machi // Surface & Coatings Technology. - 2010. - Vol. 205. - P. 1039-1046. - doi: 10.1016/j.surfcoat.2010.03.048.
  9. Zhang Z., Wang Z., Liang B. Wear characterization of thermal spray welded // Journal of Materials Processing Technology. - 2009. - Vol. 209. - P. 1368-1374. - doi: 10.1016/j.jmatprotec.2008.03.073.
  10. Effect of Ni-to-Fe ratio on structure and properties of Ni-Fe-B-Si-Nb coatings fabricated by laser processing / R. Li, Z. Li, J. Huang, P. Zhang, Y. Zhu // Applied Surface Science. - 2011. - Vol. 257, iss. 8. - P. 3554-3557. - doi: 10.1016/j.apsusc.2010.11.073.
  11. Hemmati I., Ocelik V., Hosson J.Th.M. de. Effects of the alloy composition on phase constitution and properties of laser deposited Ni-Cr-B-Si coatings // Physics Procedia. - 2013. - Vol. 41. - P. 302-311. - doi: 10.1016/j.phpro.2013.03.082.
  12. Hemmati I., Ocelik V., Hosson J.Th.M. de. Advances in laser surface engineering: tackling the cracking problem in laser-deposited Ni-Cr-B-Si-C alloys // JOM. - 2013. - Vol. 65, iss. 6. - P. 741-748. - doi: 10.1007/s11837-013-0594-3.
  13. Microstructural study of NiCrBSi coatings obtained by different processes / R. Gonzalez, M.A. Garcia, I. Penuelas, M. Cadenas, M. del R. Fernandez, A.H. Battez, D. Felgueroso // Wear. - 2007. - Vol. 263, iss. 1-6. - P. 619-624. - doi: 10.1016/j.wear.2007.01.094.
  14. An investigation of the mechanical properties and wear resistance of NiCrBSi coatings carried out by in situ laser remelting / N. Serres, F. Hlawka, S. Costil, C. Langlade, F. Machi // Wear. - 2011. - Vol. 270, iss. 9-10. - P. 640-649. - doi: 10.1016/j.wear.2011.01.025.
  15. Saricimen H., Quddus A., Ul-Hamid A. Hot corrosion behavior of plasma and HVOF sprayed Co- and Ni-based coatings at 900°C // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. - 2014. - Vol. 50, iss. 3. - Р. 391-399. - doi: 10.1134/S2070205114030162.
  16. Liyanage T., Fisher G., Gerlich A.P. Influence of alloy chemistry on microstructure and properties in NiCrBSi overlay coatings deposited by plasma transferred arc welding (PTAW) // Surface & Coatings Technology. - 2010. - Vol. 205, iss. 3. - P. 759-765. - doi: 10.1016/j.surfcoat.2010.07.095.
  17. Gross K.A., Kovalevskis A. Mold manufacture with plasma spraying // Journal of Thermal Spray Technology. - 1996. - Vol. 5, iss. 4. - P. 469-475.
  18. Microstructure and wear properties of nickel-based surfacing deposited by plasma transferred arc welding / С. Guoqing, F. Xuesong, W. Yanhui, L. Shan, Z. Wenlong // Surface & Coatings Technology. - 2013. - Vol. 228. - P. 276-282. - doi: 10.1016/j.surfcoat.2012.05.125.
  19. Kesavan D., Kamaraj M. The microstructure and high temperature wear performance of a nickel base hardfaced coating // Surface & Coatings Technology. - 2010. - Vol. 204. - P. 4034-4043. - doi: 10.1016/j.surfcoat.2010.05.022.
  20. Corrosion mechanism of NiCrBSi coatings deposited by HVOF / W. Zhao, Y. Wang, L. Dong, K. Wu, J. Xue // Surface & Coatings Technology. - 2005. - Vol. 190. - P. 293-298. - doi: 10/1016/j.surfcoat.2004.04.057.
  21. Comparative examination of the microstructure and high temperature oxidation performance of NiCrBSi flame sprayed and pack cementation coatings / D. Chaliampalias, G. Vourlias, E. Pavlidou, S. Skolianos, K. Chrissafis, G. Stergioudis // Applied Surface Science. - 2009. - Vol. 255, iss. 6. - P. 3605-3612. - doi: 10.1016/j.apsusc.2008.10.006.
  22. Чесов Ю.С., Зверев Е.А., Плохов А.В. Структура плазменных покрытий из порошкового материала марки ПГ-С27 // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). - 2010. - № 1. - С. 14-18.
  23. Kornienko E., Smirnov A., Kuz’min V. Researches structure and properties of self-fluxing coating, obtained by air-plasma // Applied Mechanics and Materials. - 2014. - Vol. 698. - P. 405-410. - doi: 10.4028/ href='www.scientific.net/AMM.698.405' target='_blank'>www.scientific.net/AMM.698.405.
  24. Sidhu T.S., Prakash S., Agrawal R.D. Hot corrosion and performance of nickel-based coatings // Current Science. - 2006. - Vol. 90, iss. 1. - P. 41-47.
  25. Microstructures and mechanical properties of metallic NiCrBSi and composite NiCrBSi-WC layers manufactured via hybrid plasma/laser process / N. Serresa, F. Hlawka, S. Costil, C. Langlade, F. Machi // Applied Surface Science. - 2011. - Vol. 257, iss. 12. - P. 5132-5137. - doi: 10.1016/j.apsusc.2010.11.062.
  26. Rolling contact fatigue mechanism of a plasma-sprayed and laser-remelted Ni alloy coating / X.C. Zhang, B.S. Xu, S.T. Tu, F.Z. Xuan, Y.K. Zhang, H.D. Wang, Y.X. Wu // Fatigue & Fracture of Engineering Materials & Structures. - 2009. - Vol. 32. - P. 84-96. - doi: 10.1111/j.1460-2695.2008.01305.x.
  27. Handbook of thermal spray technology / ed. by J.R. Davis. - Materials Park, OH: ASM International, 2004. - 338 p. - ISBN-10: 0871707950. - ISBN-13: 978-0871707956.
  28. Wear behaviour of flame sprayed NiCrBSi coating remelted by flame or by laser / R. Gonzalez, M. Cadenas, R. Fernandez, J.L. Cortizo, E. Rodriguez // Wear. - 2007. - Vol. 262. - P. 301-307.
  29. Tokunaga T., Nishio K., Hasebe M. Thermodynamic study of phase equilibria in the Ni-Si-B system // Journal of Phase Equilibria. - 2001. - Vol. 22, N 3. - P. 291-299.
  30. Liquidus surface of B-Cr-Ni system / Sh. Omori, K. Koyama, Y. Hashimoto, K. Yamada // Journal of the Japan Institute of Metals and Materials. - 1985. - Vol. 49, N 11. - P. 935-939.
  31. Hemmati I., Ocelik V., Hosson J.Th.M. de. Electron microscopy characterization of Ni-Cr-B-Si-C laser deposited coatings // Microscopy and Microanalysis. - 2013. - Vol. 19. - P. 120-131. - doi: 10.1017/S1431927612013839.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать


Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).