Формирование структуры плазменно-дуговых покрытий, полученных из порошковых проволок со стальной оболочкой и наполнителем B$_4$C+(Cr,Fe)$_7$С$_3$+Al

Г. М. Григоренко$^{1}$, Л. И. Адеева$^{1}$, А. Ю. Туник$^{1}$, М. В. Карпец$^{1}$, В. Н. Коржик$^{1}$, М. В. Киндрачук$^{2}$, А. В. Тисов$^{2}$

$^{1}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
$^{2}$Национальный авиационный университет, просп. Любомира Гузара, 1, 03058 Киев, Украина

Получена: 07.05.2020. Скачать: PDF

Проанализированы процессы фазового взаимодействия, происходящие при высокоскоростном плазменно-дуговом напылении (ПДН) между стальной оболочкой и порошковым наполнителем проволоки (70B$_4$C + 20(Cr, Fe)$_7$C$_3$ + 10Al % масс.). Нанесение покрытий производили с помощью установки PLAZER 30PL-W, разработанной в Институте электросварки имени Е. О. Патона, в среде инертного газа аргона. Исследование фазового состава исходных материалов и полученных покрытий выполняли при помощи дифрактометра ДРОН-УМ1. Дифференциальный термический анализ проводили при помощи установки ВДТА-8М в среде гелия. Микроструктуру покрытий проявляли в реактиве Ниталя. Оже-анализ и исследование микроструктур выполнены при помощи Оже-микрозонда Jamp-9500F фирмы Jeol. Установлена направленность термодинамических реакций между компонентами проволоки с образованием новых фаз (бороцементита, борида железа) с применением метода дифференциального термического анализа. Изучены особенности формирования структуры плазменно-дуговых покрытий при различных режимах напыления. Более качественные покрытия с ламелярной структурой, низкой пористостью ($\sim$1%), большим количеством дисперсных упрочняющих фаз (Fe$_3$(B, C), Fe$_2$B; (Cr, Fe)(В, C)$_2$ AlB$_2$; FeCr; B$_4$C, Al$_2$O$_3$) в легированной ферритной матрице и высокой микротвердостью ($\sim$7,4 ГПа) были получены при увеличенном тепловложении (ток плазмотрона — 240 А). При напылении в этом режиме резко возрастает количество бороцементита (до 28,4% масс.). Эта фаза, образующаяся в процессе напыления, становится основной в покрытии. Алюминий, вследствие своей лёгкоплавкости, способствует активизации процессов взаимодействия компонентов проволоки и уменьшает пористость покрытий. Формирование твёрдого раствора хрома, алюминия и бора в железе, которое происходит при ПДН, является предпосылкой для обеспечения жаростойкости разработанных покрытий (вплоть до температуры 1300°С), что существенно расширяет область их практического применения.

Ключевые слова: плазменно-дуговое напыление, проволока-анод, порошковый наполнитель, структура покрытия, фазовые превращения, дисперсионное упрочнение, микротвёрдость.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v42/i09/1265.html

PACS: 52.40.Hf, 61.43.Gt, 68.35.Dv, 68.35.Gy, 81.05.Ni, 81.15.-z


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. T. S. Cherepova, H. P. Dmytrieva, O. I. Dukhota, and M. V. Kindrachuk, Mater. Sci., 52, No. 2: 173 (2016). Crossref
  2. M. V. Kindrachuk, Yu. Ya. Dushek, M. V. Luchka, and A. N. Gladchenko, Powder Metallurgy, 34, Nos. 5–6: 321 (1995). Crossref
  3. T. Cherepova, G. Dmitrieva, O. Tisov, O. Dukhota, and M. Kindrachuk, Acta Mechanica et Automatica, 13, No. 1: 57 (2019). Crossref
  4. T. S. Cherepova and G. P. Dmitrieva, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 38, No. 11: 1497 (2016). Crossref
  5. Ю. С. Коробов, Автомат. сварка, № 7: 23 (2004).
  6. В. И. Похмурский, М. М. Студент, В. М. Гвоздецкий, А. В. Похмурская, Автомат. сварка, № 5: 21 (1996).
  7. Ю. С. Борисов, И. А. Козьяков, В. Н. Коржик, Автомат. сварка, № 5: 21 (1996).
  8. С. В. Петров, В. Н. Коржик, Сварщик, № 1: 117 (2011).
  9. В. І. Похмурський, М. М. Студент, В. М. Довгуник, І. Й. Сидорак, Машинознавство, № 1: 13 (1999).
  10. G. G. Gorokh, M. I. Pashechko, J. T. Borc, I. A. Kashko, and A. I. Latos, Appl. Surf. Sci., No. 433: 829 (2018). Crossref
  11. M. I. Pashechko, K. Dziedzic, E. Mendyk, and J. Jozwik, J. Tribol., 140, No. 2: 021302 (2018). Crossref
  12. M. Pashechko, K. Dziedzic, and M. Barszcz, Powder Metall. Met. Ceram., 52, Nos. 7–8: 469 (2013). Crossref
  13. М. Ю. Харламов, И. В. Кривцун, В. Н. Коржик, С. В. Петров, Автомат. сварка, № 5: 5 (2011).
  14. В. Н. Коржик, М. Ф. Короб, Сварщик, № 4 (86): 13 (2012).
  15. В. Н. Коржик, М. Ю. Харламов, С. В. Петров, Вестник Восточно-украинского национального университетата им. В. Даля, № 14: 76 (2001).
  16. Г. М. Григоренко, Л. И. Адеева, А. Ю. Туник, В. Н. Коржик, С. Н. Степанюк, Л. К. Дорошенко, А. А. Чайка, Н. П. Лютик, Л. Т. Еремеева, Современная электрометаллургия, № 4: 14 (2015).
  17. Г. М. Григоренко, В. Н. Коржик, Л. И. Адеева, А. Ю. Туник, С. Н. Степанюк, М. В. Карпец, Л. К. Дорошенко, Н. П. Лютик, А. А. Чайка, Вісник Приазовського державного технічного університету, № 32: 125 (2016).
  18. Г. М. Григоренко, Л. И. Адеева, А. Ю. Туник, Н. В. Коржик, Л. М. Капитанчук, Автомат. сварка, № 9: 23 (2017).
  19. Б. Вилаге, К. Руппрехт, А. Похмурская, Автомат. сварка, № 10: 26 (2011).
  20. А. Д. Панасенко, В. С. Фоменко, Г. Г. Глебова, Стойкость неметаллических материалов в расплавах (Справочник) (Киев: Наукова думка: 1986).
  21. Ю. С. Борисов, И. А. Козьяков, В. Н. Коржик, А. Л. Борисова, Газотермические покрытия из порошковых проволок и гибких шнуров (Киев: 1992) (Препринт ИЭС им. Е.О. Патона НАН Украины).
  22. G. M. Grigorenko, L. I. Adeeva, A. Yu. Tunik, V. N. Korzhik, L. K. Doroshenko, E. P.Titkov, and A. A.Chaika, Powder Metall. Met. Ceram., 58: 312 (2019). Crossref
  23. В. Н. Коржик, Н. П. Лютик, А. А. Чайка, В. И. Ткачук, И. Д. Гос, Ю. А. Никитюк, Автомат. сварка, № 9: 20 (2016). Crossref