Структурно-фазовий стан і зношування покриття Ni–Cr–B–Si–С на сталі 45 за умов тертя із зсувною компонентою навантаження

Б. М. Мордюк$^{1}$, О. О. Мікосянчик$^{2}$, Р. Г. Мнацаканов$^{2}$

$^{1}$Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, бульв. Академіка Вернадського, 36, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Національний авіаційний університет, просп. Космонавта Комарова, 1, 03058 Київ, Україна

Отримано: 16.09.2019; остаточний варіант - 16.10.2019. Завантажити: PDF

Експериментально досліджені структурно-фазові зміни та зношування газополуменевого покриття системи Ni–Cr–B–Si–С на сталі 45 за умов його інтенсивної деформації тертям із зсувною компонентою навантаження в середовищі трансмісійної оливи. За допомогою оптичної мікроскопії, растрової електронної мікроскопії, рентґеноспектрального та рентґенівського структурно-фазового аналізу досліджені морфологія, мікроструктура, фазовий та хімічний склад покриття Ni–Cr–B–Si–С до і після трибологічних випробувань. Встановлено, що за умов прикладання нормальних (250 МПа) та зсувних $P_{\textrm{SH}}$ = 30–50 МПа (20%) напружень в зоні контакту покриття Ni–Cr–B–Si–С демонструє вдвічі вищу зносостійкість у порівнянні із матеріалом основи (сталь 45). Основними факторами підвищення зносостійкості та зниження роботи тертя покриття Ni–Cr–B–Si–С є наявність у наноструктурованому матричному твердому розчині на основі Ni рівномірно розподілених дисперсних частинок боридів Ni і Cr, карбідів Cr, а також силіцидів Ni. Підвищення триботехнічних характеристик фрикційно-зміцненого шару покриття Ni–Cr–B–Si–С також обумовлене його насиченням елементами середовища та мастила (Карбон, Фосфор).

Ключові слова: тверде захисне покриття, мікроструктура, карбіди, бориди, мікротвердість, опір зношуванню, сталь 45.

URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v42/i02/0175.html

PACS: 61.72.Dd, 62.20.Qp, 68.35.-p, 81.15.Rs, 81.40.Pq, 81.65.Lp


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. D. A. Lesyk, S. Martinez, B. N. Mordyuk, V. V. Dzhemelinskyi, A. Lamikiz, and G. I. Prokopenko, Optics and Laser Technol., 111: 424 (2019). Crossref
  2. I. Hemmati, V. Ocelík, and J. Th. M. De Hosson, Phys. Procedia, 41: 302 (2013). Crossref
  3. I. Hemmati, R. M. Huizenga, V. Ocelík, and J. Th. M. De Hosson, Acta Mater., 61: 6061 (2013). Crossref
  4. I. Hemmati, J. C. Rao, V. Ocelík, and J. Th. M. De Hosson, Microsc. Microanal., 19: 120 (2013). Crossref
  5. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, P. Yu. Volosevych, L. E. Matokhnyuk, A. V. Byalonovich, and T. V. Popova, Mater. Sci. Eng. A, 659: 119 (2016). Crossref
  6. T. Liyanage, G. Fisher, and A. P. Gerlich, Surf. Coat. Technol., 205: 759 (2010). Crossref
  7. Газотермические покрытия из порошковых материалов (Ред. Ю. С. Борисов, Ю. А. Харламов, С. Л. Сидоренко, Е. И. Ардатовская) (Киев: Наукова думка: 1987).
  8. Є. А. Астахов, В. В. Артемчук, Східно-Європейський журнал передових технол., 3, № 5 (57): 4 (2012).
  9. A. L. Ortiz, J.-W. Tian, L. L. Shaw, and P. K. Liaw, Scripta Mater., 62: 129 (2010). Crossref
  10. L. Zhou, G. Liu, X. L. Ma, and K. Lu, Acta Mater., 56: 78 (2008). Crossref
  11. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, Mater. Sci. Eng. A, 437: 396 (2006). Crossref
  12. B. N. Mordyuk and G. I. Prokopenko, Handbook of Mechanical Nanostructuring (Wiley-VCH: 2015), p. 417. Crossref
  13. H. Nykyforchyn, V. Kyryliv, and O. Maksymiv, Nanoscale Res. Lett., 12: 150 (2017). Crossref
  14. B. N. Mordyuk, G. I. Prokopenko, K. E. Grinkevych, N. A. Piskun, and T. V. Popova, Surf. Coat. Technol., 309: 969 (2017). Crossref
  15. 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
  16. C. R. Das, S. K. Аlbert, A. K. Вhaduri, C. Sudha, and A. L. E. Terrance, Surf. Eng., 21, No. 3: 290 (2005). Crossref
  17. О. О. Мікосянчик, Структурно-енергетичні та реологічні показники мастильного шару в контакті тертя в умовах несталих режимів роботи (Дис.  д-ра техн. наук) (Київ: Національний Авіаційний Університет: 2017).
  18. Б. М. Мордюк, О. О. Мікосянчик, Металлофиз. новейшие технол., 39, № 6: 795 (2017). Crossref
  19. O. Mikosyanchyk, R. Mnatsakanov, А. Zaporozhets, and R. Kostynik, Eastern-European J. Enterprise Technol., 4, No. 1 (82): 24 (2016). Crossref
  20. T. M. A. Al-Quraan, O. O. Mikosyanchyk, and R. G. Mnatsakanov, Mech. Eng. Res., 6, No. 2: 48 (2016). Crossref
  21. O. A. Mikosyanchik and R. G. Mnatsakanov, J. Frict. Wear, 38: 279 (2017). Crossref
  22. S. M. Hsu, M. C. Shen, E. E. Klaus, H. S. Cheng, and P. I. Lacey, Wear, 175: 209 (1994). Crossref
  23. B. E. Gurskii and A. V. Chichinadze, J. Frict. Wear, 28: 395 (2007). Crossref
  24. Б. И. Костецкий, И. Г. Носовский, А. К. Караулов, Поверхностная прочность материалов при трении (Киев: Техника: 1976).
  25. С. А. Беспалов, Успехи физ. мет., 10, № 4: 415 (2009). Crossref
  26. В. В. Тихонович, Металлофиз. новейшие технол., 40, № 8: 1005 (2018). Crossref
  27. D. A. Lesyk, S. Martinez, B. N. Mordyuk, V. V. Dzhemelinskyi, А. Lamikiz, G. I. Prokopenko, Yu. V. Milman, and K. E. Grinkevych, Surf. Coat. Technol., 328: 344 (2017). Crossref
  28. L. Zhou, G. Liu, Z. Han, and K. Lu, Scripta Mater., 58: 445 (2008). Crossref
  29. R. Sorokatyi, M. Chernets, A. Dykha, and O. Mikosyanchyk, Advances in Mechanism and Machine Science (Ed. T. Uhl) (Springer: 2019), p. 3761. Crossref
  30. Q. Li, D. Zhang, T. Lei, C. Chen, and W. Chen, Surf. Coat. Technol., 137: 122 (2001). Crossref
  31. Binary alloy Phase Diagrams (Ed. T. B. Massalski) (ASM International: 1990).
  32. P. Rogl, Phase Diagrams of Ternary Metal–Boron–Carbon Systems (Ed. G. Effenberg), (Novelty, OH: ASM International: 1998), p. 36.
  33. C. E. Campbell and U. R. Kattner, Calphad, 26: 477 (2002). Crossref
  34. И. А. Любинин, М. В. Курбатова, К. Э. Гринкевич, Л. М. Куликов, Н. Б. Кёниг, Л. Г. Аксельруд, В. Н. Давыдов, Наносистеми, наноматеріали, нанотехнології, 7, № 1: 271 (2009).
  35. M. A. Vasylyev, S. P. Chenakin, and L. F. Yatsenko, Acta Mater., 103: 761 (2016). Crossref
  36. М. О. Васильєв, Б. М. Мордюк, С. І. Сидоренко, С. М. Волошко, А. П. Бурмак, Металлофиз. новейшие технол., 37, № 7: 1269 (2015). Crossref
  37. H. Toda, K. Minami, K. Koyama, K. Ichitani, M. Kobayashi, K. Uesugi, and Y. Suzuki, Acta Mater., 57: 4391 (2009). Crossref
  38. A. I. Dekhtyar, B. N. Mordyuk, D. G. Savvakin, V. I. Bondarchuk, I. V. Moiseeva, and N. I. Khripta, Mater. Sci. Eng. A, 641: 348 (2015). Crossref