Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

Влияние добавки карбида бора на структуру и твердость никелевого покрытия

https://doi.org/10.18323/2782-4039-2021-4-89-97

Полный текст:

Аннотация

Лазерная наплавка все чаще применяется в различных отраслях машиностроения, так как по сравнению с традиционными методами создания покрытий она обладает такими преимуществами, как высокие скорости нагрева и охлаждения, минимальное перемешивание основного и наплавляемого материала. Нанесенные лазером покрытия обычно характеризуются мелкозернистой структурой и минимальной зоной термического влияния. Применение покрытий, сформированных из порошков системы Ni–Cr–B–Si, также очень распространено в промышленности, так как эти покрытия обладают хорошей стойкостью к износу, коррозии, эрозии и т. д. К указанной группе порошков для улучшения свойств наплавляемого покрытия добавляются различные упрочняющие частицы. В качестве таких частиц могут выступать карбиды бора, обладающие высокой твердостью и термодинамической устойчивостью, а также высокими показателями сопротивления изнашиванию. В работе исследовано влияние добавки 7 масс. % карбида бора В4С на структуру и твердость NiCrBSi покрытия, сформированного лазерной наплавкой из порошка марки ПГ-СР2 на поверхности стали 30ХРА. В работе проведены микроскопические исследования структуры NiCrBSi и NiCrBSi–В4С покрытий с использованием растрового электронного микроскопа, приведены результаты рентгеноспектрального микроанализа. Показано, что структура обоих покрытий в наплавленном состоянии характеризуется однородностью и мелкозернистостью. Выявлено, что образцы с NiCrBSi и NiCrBSi–В4С покрытиями имеют узкую переходную зону от покрытия к основному металлу. Приведены результаты измерения микротвердости покрытий, свидетельствующие о снижении микротвердости сформированных лазером никелевых покрытий при добавке карбида бора.

Об авторах

Ульяна Сергеевна Старикова
Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург (Россия)
Россия

младший научный сотрудник



Наталья Николаевна Соболева
Институт машиноведения Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург (Россия)
Россия

кандидат технических наук, старший научный сотрудник



Алексей Викторович Макаров
Институт физики металлов имени М.Н. Михеева Уральского отделения Российской академии наук, Екатеринбург (Россия)
Россия

член-корреспондент РАН, доктор технических наук, заведующий отделом материаловедения и лабораторией механических свойств



Евгений Викторович Харанжевский
Удмуртский государственный университет, Ижевск (Россия)
Россия

доктор технических наук, профессор, заведующий лабораторией



Список литературы

1. Земляков Е., Бабкин К., Корсмик Р., Скляр М., Кузнецов М. Перспективы использования технологий лазерной наплавки для восстановления лопаток компрессоров газотурбинных деталей // Фотоника. 2016. № 4. С. 10–25. DOI: 10.22184/1993-7296.2016.58.4.10.22.

2. Голубовский Е.Н., Паркин А.А., Жаткин С.С. Ремонт трещин на секторах лопаток газотурбинного двигателя методом разделки и лазерной импульсной наплавки // Известия Самарского научного центра Российской академии наук. 2020. Т. 22. № 2. С. 107–112.

3. Соболева Н.Н., Макаров А.В., Малыгина И.Ю. Технологические аспекты фрикционной обработки покрытия ПГ-СР2, сформированного лазерной наплавкой // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2019. № 3. С. 47–53. DOI: 10.18323/2073-5073-2019-3-47-53.

4. Гибзун М.С., Макаров А.В., Соболева Н.Н., Малыгина И.Ю. Повышение фрикционной теплостойкости хромоникелевого покрытия комбинированной лазерно-термической обработкой // Master’s journal. 2017. № 1. С. 11–16.

5. Shi B.W., Li T., Wang D., Zhang X.R., Zhang H.C. Investigation on crack behavior of Ni60A alloy coating produced by coaxial laser cladding // Journal of Materials Science. 2021. Vol. 56. № 23. P. 13323–13336. DOI: 10.1007/s10853-021-06108-5.

6. Miguel J.M., Guilemany J.M., Vizcaino S. Tribological study of NiCrBSi coating obtained by different processes // Tribology International. 2003. Vol. 36. № 3. P. 181–187. DOI: 10.1016/S0301-679X(02)00144-5.

7. Niranatlumpong P., Koiprasert H. Phase transformation of NiCrBSi–WC and NiBSi–WC arc sprayed coatings // Surface and Coatings Technology. 2011. Vol. 206. № 2-3. P. 440–445. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2011.07.057.

8. Sha J., Chen L.-Y., Liu Y.-T., Yao Z.-J., Lu S., Wang Z.-X., Zang Q.-H., Mao S.-H., Zhang L.-C. Phase transformation-induced improvement in hardness and high-temperature wear resistance of plasma-sprayed and remelted NiCrBSi/WC coatings // Metals. 2020. Vol. 10. № 12. Article number 1688. DOI: 10.3390/met10121688.

9. Соболева Н.Н., Николаева Е.П., Макаров А.В., Малыгина И.Ю. Влияние добавки карбида хрома на структуру и абразивную износостойкость NiCrBSi покрытия, сформированного лазерной наплавкой // Вектор науки Тольяттинского государственного университета. 2020. № 1. С. 68–76. DOI: 10.18323/2073-5073-2020-1-68-76.

10. Макаров А.В., Соболева Н.Н., Малыгина И.Ю., Осинцева А.Л. Формирование композиционного покрытия NiCrBSi-TiC с повышенной абразивной износостойкостью методом газопорошковой лазерной наплавки // Упрочняющие технологии и покрытия. 2013. № 11. С. 38–44.

11. Fals H.C., Aguiar D., Fanton L., Belém M.J.X., Lima C.R.C. A new approach of abrasive wear performance of flame sprayed NiCrSiBFeC/SiC composite coating // Wear. 2021. Vol. 477. № SI. Article number 203887. DOI: 10.1016/j.wear.2021.203887.

12. Senapati P., Sutar H. Surface erosion behaviour over NiCrBSi-Al2O3 composite coatings // Materials Research Express. 2020. Vol. 7. № 7. Article number 076512. DOI: 10.1088/2053-1591/aba396.

13. Li H.J., He Y., Luo P.Y., Fan Y., Yu H., Wang Y.Q., He T., Li Z.J., Zhang H.L. Influence of pulse frequency on corrosion resistance and mechanical properties of Ni-W/B4C composite coatings // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 2021. Vol. 629. Article number 127436. DOI: 10.1016/j.colsurfa.2021.127436.

14. Кривиженко Д.С., Дробяз Е.А., Зимоглядова Т.А. Особенности структурообразования боросодержащих покрытий, полученных в процессе высокоскоростной обработки // Актуальные проблемы в машиностроении. 2014. № 1. С. 489–492.

15. Golyshev A.A., Filippov A.A. Comparative investigation of nickel-based metal-ceramic structures with ceramic particles of tungsten and carbides made by the selective laser melting method // Nanoscience and Technology. 2020. Vol. 11. № 3. Р. 247–257. DOI: 10.1615/NanoSciTechnolIntJ.2020033784.

16. Fan X.H., Geng L., Xu B., Li J. Laser Cladding NiCrBSi+2%B4C Coating on Ti-6Al-4V // Advanced Materials Research. 2009. Vol. 79-82. Р. 473–476. DOI: 10.4028/www.scientific.net/AMR.79-82.473.

17. Meng Q.W., Geng L., Zhang B.Y. Laser cladding of Ni-base composite coatings onto Ti–6Al–4V substrates with pre-placed B4C+NiCrBSi powders // Surface and Coatings Technology. 2006. Vol. 200. № 16-17. P. 4923–4928. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2005.04.059.

18. Geng L., Meng Q.W., Chen Y.B. In-situ Synthesis of Metal Matrix Composite Coating with Laser Melting-Solidifying Processes // Composite materials IV. Key Engineering Materials. 2006. Vol. 313. P. 139–144. DOI: 10.4028/www.scientific.net/KEM.313.139.

19. Голубев В.С., Вегера И.И., Чернашеюс О., Чаевский В.В. Лазерная обработка материалов с изменением химического состава поверхностного слоя // Вестник Барановичского государственного университета. Серия: Технические науки. 2019. № 7. С. 34–42.

20. Дробяз Е.А., Кривиженко Д.С., Поляков И.А., Нагавкин С.Ю., Иванцивский В.В. Структура и свойства боросодержащих покрытий, наплавленных электронным лучом, выведенным в воздушную атмосферу // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2012. № 4. С. 83–85.

21. Зусин В.Я. Исследование модифицирования металла, наплавленного порошковой проволокой с алюминиевой оболочкой // Вестник Приазовского государственного университета. Серия: Технические науки. 2011. № 23. С. 180–183.

22. Еремин Е.Н. Применение наночастиц тугоплавких соединений для повышения качества сварных соединений из жаропрочных сплавов // Омский научный вестник. 2009. № 3. С. 63–67.

23. Зернин Е.А., Кузнецов М.А. Способы модифицирование наплавленного металла наноструктурированными порошками для увеличения механических свойств сварных соединений // Современные проблемы науки и образования. 2014. № 5. С. 206–212.


Для цитирования:


Старикова У.С., Соболева Н.Н., Макаров А.В., Харанжевский Е.В. Влияние добавки карбида бора на структуру и твердость никелевого покрытия. Frontier Materials & Technologies. 2021;(4):89-97. https://doi.org/10.18323/2782-4039-2021-4-89-97

For citation:


Starikova U.S., Soboleva N.N., Makarov A.V., Kharanzhevsky E.V. The influence of boron carbide additive on the structure and hardness of a nickel-based coating. Frontier Materials & Technologies. 2021;(4):89-97. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2782-4039-2021-4-89-97

Просмотров: 50


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2782-4039 (Print)