Исследование процесса формирования псевдосплавных покрытий медь–алюминий, полученных методом электродугового напыления разнородных проволок

Ю. С. Борисов, Н. В. Вигилянская, И. А. Демьянов, А. П. Грищенко, А. П. Мурашов

Институт электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины, ул. Казимира Малевича, 11, 03150 Киев, Украина

Получена: 05.11.2021. Скачать: PDF

Проведено исследование процесса формирования псевдосплавных покрытий системы медь–алюминий в условиях электродугового напыления. С помощью математического планирования эксперимента получены уравнения регрессии, отражающие зависимость среднего размера частиц продуктов распыления проволок, содержания оксидов и пористости покрытий от скорости подачи проволок, напряжения на электродах, расхода сжатого воздуха и дистанции напыления. Установлено, что главными путями управления размером напыляемых частиц при совместном распылении проволок меди и алюминия, является изменение расхода сжатого воздуха и тепловложения в напыляемые материалы и газовую струю. В результате исследования структуры и фазового состава продуктов распыления обнаружено, что в процессе совместного распыления медной и алюминиевой проволок в результате межфазного взаимодействия их расплавов образуются псевдосплавные частицы, представляющие собой конгломерат медь–алюминий. Анализ результатов исследований по формированию покрытий при распылении проволок меди и алюминия показал, что во всём выбранном диапазоне параметров электродугового напыления формируются гетерогенные псевдосплавные покрытия, состоящие из ламелей исходных компонентов меди и алюминия с наличием оксидных прослоек меди. В покрытиях обнаружены также примеси интерметаллидных фаз Cu$_9$Al$_4$ и CuAl$_2$, которые образуются при формировании слоя покрытия на основе. Содержание оксидов в покрытиях лежит в пределах 10–17% об., пористость покрытий составляет 4–8% об. В результате проведённых исследований установлены пути управления структурой и, следовательно, свойствами псевдосплавных покрытий медь–алюминий путём изменения параметров электродугового напыления.

Ключевые слова: электродуговое напыление, покрытие, псевдосплавная структура медь–алюминий, продукты распыления, интерметаллидная фаза.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v44/i01/0063.html

PACS: 61.05.cp, 68.37.Hk, 81.05.Ni, 81.15.Rs, 81.30.Bx


ЦИТИРОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА
  1. P. L. Fauchais, J. V. R. Heberlein, and M. I. Boulos, Thermal Spray Fundamentals: From Powder to Part (Boston: Springer US: 2014). Crossref
  2. N. V. Vigilyanskaya, Yu. S. Borisov, and I. A. Demianov, The Paton Welding J., 1: 41 (2012).
  3. М. А. Глебова, Применение электродуговых покрытий из бронз и псевдосплавов для реновации и повышения ресурса узлов трения судовых машин и механизмов (Автореф. дисс.  канд. техн. наук) (Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет водных коммуникаций: 2008).
  4. A. Limpichaipanit, A. Watcharapasorn, S. Wirojanupatump, and S. Jiansirisomboon, J. Microscopy Society of Thailand, 4, No. 2: 123 (2011).
  5. Е. Н. Матвейшин, Проблеми трибології, 4: 54 (2009).
  6. Є. М. Матвіїшин, Проблеми трибології, 2: 50 (2013).
  7. A. P. Abkenar, Wire-Arc Spraying System: Particle Production, Transport, and Deposition (Thesis of Disser. for PhD Tech. Sci.) (Toronto: University of Toronto: 2007).
  8. Yu. Borisov, N. Vigilianska, I. Demianov, and O. Grishchenko, Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3, No. 12 (93): 6 (2018). Crossref
  9. T. Chmielewski, P. Siwek, M. Chmielewski, A. Piątkowska, A. Grabias, and D. Golański, Metals, 8, No. 12: 1059. (2018). Crossref
  10. Yu. S. Borisov, A. L. Borisova, N. V. Vihilyanska, I. A. Demyanov, and O. M. Burlachenko, The Paton Welding J., 3: 17 (2021). Crossref
  11. V. M. Gusev, A. G. Buklakov, A. S. Tyuftyaev, M. Kh. Gadzhiev, and A. V. Mordynskii, Chemical and Petroleum Engineering, 55, Nos. 7–8: 675 (2019). Crossref
  12. E. Altumcu, S. Iric, and F. Ustel, Materials and Technology, 46, No. 2: 181 (2012).
  13. Y. Ozbek, E. Altuncu, and F. Ustel, METAL 2014: Proc. of 23rd Int. Conference on Metallurgy and Materials (May 21–23, 2014) (Brno: 2014), p. 1023.
  14. Y. Ozbek, E. Altuncu, and F. Ustel, METAL 2014: Proc. of 23rd Int. Conference on Metallurgy and Materials (May 21–23, 2014) (Brno: 2014), p. 958.
  15. Yu. S. Borisov, N. V. Vigilyanskaya, I. A. Demianov, A. P. Grishchenko, and A. P. Murashov, The Paton Welding J., 2: 24 (2013).