Синтез композитных покрытий ультразвуковой ударной обработкой титанового сплава ВТ6

Б. Н. Мордюк$^{1}$, С. М. Волошко$^{2}$, А. П. Бурмак$^{2}$, В. В. Могилко$^{2}$, М. М. Ворон$^{3}$

$^{1}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{2}$Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского», просп. Победы, 37, 03056 Киев, Украина
$^{3}$Физико-технологический институт металлов и сплавов НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 34/1, 03142 Киев, Украина

Получена: 02.10.2018; окончательный вариант - 12.05.2019. Скачать: PDF

Проведена модификация поверхностного слоя титанового сплава ВТ6 ультразвуковой ударной обработкой (УЗУО) с добавлением в деформационную зону порошков $\alpha$-Si$_3$N$_4$, $\beta$-Si$_3$N$_4$ и Al$_2$O$_3$. Методами рентгеноструктурного фазового анализа и растровой электронной микроскопии показано, что при интенсивной пластической деформации в течение УЗУО формируются композитные поверхностные слои. Высокотемпературное окисление композитных слоёв ведёт к формированию сплошных покрытий. Данные гравиметрического анализа образцов в течение циклического высокотемпературного окисления на воздухе (20 циклов по 5 часов при температуре 650°C) показали, что жаростойкость поверхности титанового сплава ВТ6 повышается. Самая высокая жаростойкость зафиксирована для композитного покрытия, которое содержало частицы $\beta$-Si$_3$N$_4$. УЗУО-синтез композитных слоёв/покрытий повышает коррозионную стойкость сплава ВТ6 в 3,5% водном растворе NaCl и его износостойкость при сухом трении. Самые высокие показатели зарегистрированы для композитного покрытия, которое содержало частицы Al$_2$O$_3$.

Ключевые слова: ультразвуковая ударная обработка, композитные слои, порошки оксидов/нитридов, покрытия, жаростойкость, коррозия, износостойкость.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v41/i08/1067.html

PACS: 62.20.Qp, 68.55.J-, 68.55.Nq, 68.60.Bs, 81.05.Ni, 81.40.Ef, 81.40.Pq, 81.65.-b


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. Справочник по цветным металлам. Титановые сплавы. Основные характеристики (Электронный ресурс), http://libmetal.ru/titan/titan%20osnprop.htm
  2. А. А. Ильин, Б. А. Колачев, И. С. Полькин, Титановые сплавы: состав, структура, свойства. Справочник (Москва: ВИЛС-МАТИ: 2009).
  3. У. Цвиккер, Титан и его сплавы (Ред. О. П. Елютина и С. Г. Глазунова) (Москва: Металлургия: 1979). Crossref
  4. С. П. Белов, М. Я. Брун, С. Г. Глазунов и др., Металловедение титана и его сплавов (Ред. С. Г. Глазунова, Б. А. Колачева) (Москва: Металлургия: 1992).
  5. С. А. Мубояджян, В. П. Лесников, В. П. Кузнецов, Комплексные защитные покрытия турбинных лопаток авиационных ГТД (Екатеринбург: Изд-во «Квист»: 2008).
  6. А. Д. Погребняк, А. A. Багдасарян, А. В. Пшик, К. Дядюра, Успехи физ. наук, 187: 629 (2017). Crossref
  7. N. S. Mashovets, I. M. Pastukh, and S. M. Voloshko, Appl. Surf. Sci., 392: 356 (2017). Crossref
  8. M. Kindrachuk, A. Shevchenko, and A. Kryzhanovskyi, Aviation, 20, No. 4: 155 (2016). Crossref
  9. K. Gu, H. Zhang, B. Zhao, J. Wang, Yu. Zhou, and Zh. Li, Mater. Sci. Eng. A, 584: 170 (2013). Crossref
  10. М. В. Киндрачук, Ю. Я. Душек, М. В. Лучка, Порошковая металлургия, № 9/10: 56 (1994). Crossref
  11. М. В. Киндрачук, Ю. Я. Душек, М. В. Лучка, А. Н. Гладченко, Порошковая металлургия, № 5/6: 104 (1995). Crossref
  12. M. A. Vasylyev, B. N. Mordyuk, S. I. Sidorenko, S. M. Voloshko, and A. P. Burmak, Surf. Eng., 34, No. 4: 324 (2018). Crossref
  13. М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, С. І. Сидоренко, С. М. Волошко, А. П. Бурмак, Металлофиз. новейшие технол., 37, № 9: 1269 (2015). Crossref
  14. S. Frangini, A. Mignone, and F. De Riccardis, J. Mater. Sci., 29: 714 (1994). Crossref
  15. B. N. Morduk and G. I. Prokopenko, Mater. Sci. Eng. А, 437: 396 (2006). Crossref
  16. Э. В. Польшин, М. А. Васильев, С. М. Волошко, Л. Ф. Яценко, Металлофиз. новейшие технол., 36, № 3: 343 (2014). Crossref
  17. A. I. Dekhtyar, B. N. Mordyuk, and D. G. Savvakin, Mater. Sci. Eng. A, 641: 348 (2015). Crossref
  18. М. О. Васильєв, С. М. Волошко, Л. Ф. Яценко, Модифікація поверхні титанового сплаву ВТ6: ультразвук, лазер (Lap Lambert Academic Publishing: 2019).
  19. М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, Г. І. Прокопенко, С. М. Волошко, Л. Ф. Яценко, Н. І. Хріпта, Металлофиз. новейшие технол., 40, № 8:1029 (2018). Crossref
  20. В. В. Могилко, А. П. Бурмак, М. М. Ворон, І. А. Владимирський, С. І. Сидоренко, С. М. Волошко, Б. М. Мордюк, Металлофиз. новейшие технол., 40, № 11: 1521 (2018). Crossref
  21. B. N. Mordyuk, Y. V. Milman, M. O. Iefimov, and K. E. Grinkevych, J. Manufact. Technol. Res., 9, Nos. 3–4: 121 (2017).
  22. H. Özkan Gülsoy, S. Özbey, S. Pazarlioglu, M. Çiftci, and H. Akyurt, Int. J. Mater. Mech. Manufact., No. 2: 111 (2016). Crossref
  23. Л. В. Тихонов, В. А. Кононенко, Г. И. Прокопенко, В. А. Рафаловский, Механичиские свойства металлов и сплавов (Киев: Наукова думка: 1986).
  24. Г. А. Гогоци, Проблемы прочности, № 1: 120 (2000).
  25. М. С. Болдин, Н. В. Сахаров, С. В. Шотин, А. В. Чувильдеев, Д. Н. Нохрин, Вестник Нижегородского университета им. Н. И. Лобачевского, № 6: 32 (2012).
  26. M. A. Vasylyev, B. N. Mordyuk, S. I. Sidorenko, S. M. Voloshko, A. P. Burmak, I. O. Kruhlov, and V. I. Zakiev, Surf. Coat. Technol., 361: 413 (2019). Crossref
  27. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, Yu. V. Milman, M. O. Iefimov, K. E. Grinkevych, A. V. Sameljuk, and I. V. Tkachenko, Wear, 319: 84 (2014). Crossref
  28. H. L. Du, P. K. Datta, D. B. Lewis, and J. S. Burnel-Gray, Corrosion Sci., 63: 631 (1994). Crossref