Застосування електроіскрових покриттів AlB$_{12}$–Al для захисту титанових стопів у разі зношування в умовах фретинґ-корозії

О. П. Уманський$^{1}$, О. І. Духота$^{2}$, В. Є. Шелудько$^{1}$, М. С. Стороженко$^{1}$, В. Б. Муратов$^{1}$, М. А. Васильківська$^{1}$

$^{1}$Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, вул. Академіка Кржижановського, 3, 03142 Київ, Україна
$^{2}$Національний авіаційний університет, просп. Любомира Гузара, 1, 03058 Київ, Україна

Отримано: 28.07.2022. Завантажити: PDF

Статтю присвячено дослідженню можливості застосування електроіскрових (ЕІ) покриттів з алюмоматричного композиційного матеріялу AlB$_{12}$–50% мас. Al для захисту титанових стопів від зношування в умовах фретинґ-корозії. Оцінено теоретичну можливість одержання таких покриттів за допомогою теоретичного розрахунку критерію Палатніка (1,22). Коефіцієнт теплопровідности та теплоємність композиту були розраховані чи визначені експериментально. Покриття нанесені на установці ALIER-52. Випробування на фретинґ-корозію проводили на установці МФК-1 за системою «покриття–контртіло» (контртіло–загартована сталь 45). Фазовий склад покриття вивчено за допомогою дифрактометра ДРОН-3М, а елементну рентґеноспектральну аналізу поверхні доріжки тертя проведено на мікроаналізаторі JEOL JAMP9500F (СЕМ), обладнаному системою енергодисперсійної рентґенівської мікроаналізи. РФА в покритті виявлено TiB$_{2}$, алюмініди Ti, Ti, TiO, TiO$_{2}$ та AlB$_{10}$. Звертає на себе увагу відсутність фази AlB$_{12}$, що є наслідком термоокиснювальної деструкції додекабориду алюмінію в жорстких умовах ЕІ-леґування (ЕІЛ). Показано, що, незалежно від режиму нанесення, знос зразка з ЕІ-покриттям значно менший, ніж зразка без покриття. Зроблено висновок про перспективність застосування даного електродного матеріялу для ЕІЛ титанових стопів, що працюють в умовах фретинґ-корозії.

Ключові слова: AlB$_{12}$–Al, ЕІ-покриття, фретинґ-корозія, зношування, титанові стопи.

URL: https://mfint.imp.kiev.ua/ua/abstract/v44/i10/1313.html

PACS: 62.20.Qp, 68.55.Nq, 81.05.Je, 81.05.Mh, 81.15.Pq, 81.65.-b


ЦИТОВАНА ЛІТЕРАТУРА
  1. B. A. Kolachev, V. I. Elagin, and V. A. Livanov, Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Tsvetnykh Metallov i Splavov [Metal Science and Heat Treatment of Non-Ferrous Metals and Alloys] (Moscow: MISIS: 1999) (in Russian).
  2. I. V. Gorynin, S. S. Ushakov, A. N. Khatuntsev, and I. L. Loshakova, Titanovye Splavy dlya Morskoy Tekhniki [Titanium Alloys for Marine Engineering] (St. Petersburg: Polytekhnika: 2007) (in Russian).
  3. Titanium and Titanium Alloys: Fundamentals and Applications. (Eds. C. Leyens and M. Peters) (Weinheim: Wiley-VCH Verlag GmbH & Co. KgaA: 2003).
  4. A. A. Inozemtsev, I. G. Bashkatov, and A. S. Koryakovtsev, Aviatsionnye Materialy i Tekhnologii, 1: 13 (2007) (in Russian).
  5. S. L. Antonyuk, A. G. Molyar, A. N. Kalinyuk, and V. N. Zamkov, Sovremennaya Elektrometallurgiya, 1: 9 (2003) (in Russian).
  6. V. V. Mikhailov, A. E. Gitlevich, A. D. Verkhoturov, A. I. Mikhailyuk, A. V. Belyakov, and L. A. Konevtsov, Surf. Eng. Appl. Elect., 49, Iss. 5: 373 (2013). Crossref
  7. A. D. Verkhoturov, I. A. Podchernyaeva, L. F. Pryadko, and F. F. Egorov, Elektrodnye Materialy dlya Elektroiskrovogo Legirovaniya [Electrode Materials for Electrospark Alloying] (Moscow: Nauka: 1988) (in Russian).
  8. A. D. Verkhoturov and S. V. Nikolenko, Uprochnyayushhie Tehnologii i Pokrytiya, 2: 13 (2010) (in Russian).
  9. I. A. Podchernyaeva, V. M. Panashenko, A. D. Panasyuk, O. N. Grigor’ev, A. I. Dukhota, V. F. Labunets, and V. V. Zhiginas, Powder Metal. Met. Ceram., 46, Iss. 9–10: 442 (2007). Crossref
  10. I. A. Podchernyaeva, A. D. Panasyuk, V. M. Panashenko, O. N. Grigor’ev, A. I. Dukhota, and V. V. Zhiginas, Powder Metal. Met. Ceram., 48, Iss. 7–8: 435 (2009). Crossref
  11. V. M. Panashenko, I. A. Podchernyaeva, A. I. Dukhota, and A. D. Panasyuk, Powder Metal. Met. Ceram., 51, Iss. 1–2: 112 (2012). Crossref
  12. J. Benard, Okislenie Metallov. Tom I. Teoreticheskie Osnovy [Oxydation des Metaux. Tome I. Processus Fondamentaux] (Moscow: Metallurgiya: 1968) (in Russian).
  13. O. O. Vasiliev, V. B. Muratov, and T. I. Duda, Phys. Chem. Solid State, 18, No. 3: 358 (2017). Crossref
  14. P. S. Kisly, V. A. Neronov, T. A. Prikhna, and Yu. V. Bevza, Boridy Alyuminiya [Aluminum Borides] (Kiev: Naukova Dumka: 1990) (in Russian).
  15. V. B. Muratov, P. V. Mazur, V. V. Garbuz, E. V. Kartuzov, and O. O. Vasiliev, Sposib Oderzhannya Poroshku Dodekaborydu Alyuminiyu AlB12 [The Method of Obtaining of AlB12 Aluminium Dodecaboride Powder]: Patent 107193 UA. MPK (2016.01), C01B 35/04, C01F 7/00 (Promyslova Vlasnist, No. 10: 4.52) (2016) (in Ukrainian).
  16. P. V. Mazur, V. B. Muratov, V. V. Garbuz, E. V. Kartuzov, and O. O. Vasiliev, Udarostijka Keramika na Osnovi Dodekaborydu Alyuminiyu [Aluminium Dodecaboride-Based Crash-Proof Ceramics]: Patent 107259 UA. MPK (2016.01), C22C 1/04, C01B 35/00, B22F 3/04, C04B 111/20 (Promyslova Vlasnist, No. 10: 4.60) (2016) (in Ukrainian).
  17. A. P. Umanskyi, M. S. Storozhenko, V. E. Sheludko, V. B. Muratov, V. V. Kremenitsky, I. S. Martsenyuk, M. A. Vasilkovskaya, A. D. Kostenko, A. A. Vasiliev, A. E. Terentiev, and D. S. Kamenskykh, Metallofiz. Noveishie Tekhnol., 43, No. 11: 1443 (2021). Crossref
  18. V. N. Moiseev, V. A. Gribkov, and Yu. I. Zakharov, Aviatsionnye Materialy i Tekhnologii, 1: 47 (2007) (in Russian).
  19. auremo.org/materials/splav-ot4.html
  20. G. N. Dul’nev and Yu. P. Zarichnyak, Teploprovodnost Smesej i Kompozitsionnyh Materialov [Thermal Conductivity of Mixtures and Composite Materials] (Leningrad: Energiya: 1974) (in Russian).
  21. L. S. Palatnik, Dokl. Acad. Nauk SSSR, LXXXIX, No. 3: 455 (1953) (in Russian).
  22. A. E. Kudryashov, E. I. Zamulaeva, E. A. Levashov, O. S. Manakova, and M. I. Petrzhik, Surf. Eng. Appl. Elect., 55, Iss. 4: 390 (2019). Crossref
  23. V. I. Ermolayev, Metallovedenie i Termicheskaya Obrabotka Metallov, 12: 46 (1974) (in Russian).
  24. inzhener-info.ru/razdely/materialy/titanovye-splavy/deformiruemye-splavy/splav-ot4-srednej-prochnosti.html
  25. V. S. Kovalenko, A. D. Verkhoturov, L. F. Golovko, and I. A. Podchernyaeva, Lazernoe i Electroerozionnoe Uprochnenie Materialov [Laser and Electroerosion Hardening of Materials] (Moscow: Nauka: 1986) (in Russian).
  26. T. Atoda, I. Higashi, and M. Kobayashi, Sci. Pap. Inst. Phys. Chem. Res., 61, No. 3: 92 (1967).
  27. S.G. Grigorenko, G.M. Grigorenko, and O. M. Zadorozhnyuk, Sovremennaya Elektrometallurgiya, 3: 51 (2017) (in Russian). Crossref
  28. F. M. Noskov, L. I. Kveglis, V. I. Mali, M. B. Leskov, and E. V. Zakharova, Vestnik SibGAU, 18, No. 1: 205 (2017) (in Russian).
  29. A. Yu. Ishlinsky, I. V. Kragelsky, and I. M. Alekseev, Trenie i Iznos, VII, No. 4: 581 (1986) (in Russian).