Preview

Frontier Materials & Technologies

Расширенный поиск

АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ TiC-Ni НА ШТАМПОВОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКИ

https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-4-108-118

Полный текст:

Аннотация

Методами современного физического материаловедения выполнены исследования фазового и элементного состава поверхностного слоя штамповой стали Х12МФ, подвергнутого электровзрывному напылению композиционного покрытия системы TiC-Ni и последующему облучению высокоинтенсивным электронным пучком субмиллисекундной длительности воздействия. Масштаб элементов структуры поверхности покрытия после электровзрывного напыления изменяется в очень широком интервале – от сотен микрометров до десятков-сотен нанометров. По морфологическому признаку в объеме покрытия можно выделить два слоя: собственно покрытие и слой термического влияния, плавно переходящий в основной объем образца. Последующая электронно-пучковая обработка электровзрывных покрытий, осуществляемая в режиме плавления, приводит к существенному преобразованию рельефа, распределению элементов на поверхности покрытия и формированию структурно и концентрационно однородного поверхностного слоя. Рельеф поверхности выглаживается; относительно однородный серый контраст с включениями округлых частиц на поверхности покрытия замещается преимущественно серым, что указывает на более равномерное распределение элементов вдоль поверхности, инициированное обработкой. Выявлены режимы электронно-пучковой обработки, позволяющие формировать плотные, с зеркальным блеском поверхностные слои, обладающие субмикрокристаллической структурой на основе карбида титана и никеля. Обнаруживаются также слои, обогащенные и обедненные карбидом титана. При этом концентрация карбида титана в пределах каждого слоя слабо зависит от расстояния до поверхности облучения. Этот факт свидетельствует о формировании в материале многослойной структуры, в которой слои с повышенным содержанием карбида титана (более прочные слои) чередуются со слоями с пониженным содержанием карбида титана (менее прочные слои).

Об авторах

Денис Анатольевич Романов
Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк
Россия

кандидат технических наук, доцент кафедры естественнонаучных дисциплин имени профессора В.М. Финкеля



Евгений Валентинович Протопопов
Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк
Россия

доктор технических наук, профессор кафедры металлургии черных металлов, ректор



Владимир Андреевич Батаев
Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск
Россия

доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой материаловедения в машиностроении



Елена Михайловна Кузив
Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк
Россия

кандидат технических наук, доцент кафедры естественнонаучных дисциплин имени профессора В.М. Финкеля



Виктор Евгеньевич Громов
Сибирский государственный индустриальный университет, Новокузнецк
Россия

доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой естественнонаучных дисциплин имени профессора В.М. Финкеля



Юрий Федорович Иванов
Институт сильноточной электроники Сибирского отделения Российской академии наук, Томск
Россия

доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник



Список литературы

1. Fukushima T. High temperature properties of TiC-Ni coatings by thermal spraying // Journal of High Temperature Society. 2002. Vol. 28. № 4. P. 171–175.

2. Xiaoqian G., Yaran N., Liping H., Heng J., Xuebin Zh. Microstructure and tribological property of TiC-Mo coating prepared by vacuum plazma spraying // Journal of Thermal Spray Technology. 2012. Vol. 21. № 5. P. 1083–1089.

3. Da Cunha C.A., de Lima N.B., Martinelli J.R., Bressiani A.H., Padial A.G.F., Ramanathan L.V. Microstructure and mechanical properties of thermal sprayed nanostructured Cr3C2–Ni20Cr coatings // Materials Research. 2008. Vol. 11. № 2. P. 137–143.

4. Serek A., Budniok A. Electrodeposition and thermal treatment of nickel layers containing titanium // Journal of Alloys and Compounds. 2003. Vol. 352. № 1-2. Р. 290–295.

5. Panek J., Budniok A. Production and electrochemical characterization of Ni-based composite coatings containing titanium, vanadium or molybdenum powders // Surface and Coatings Technology. 2007. Vol. 201. № 14. Р. 6478–6483.

6. Strzeciwilk D., Wokulski Z., Tkacz P. Microstructure of TiC crystals obtained from high temperature nickel solution // Journal of Alloys and Compounds. 2003. Vol. 350. № 1-2. Р. 256–263.

7. Arya A., Dey G.K., Vasudevan V.K., Banerjee S. Effect of chromium addition on the ordering behaviour of Ni-Mo alloy: experimental results vs. electronic structure calculations // Acta Materialia. 2002. Vol. 50. № 13. Р. 3301–3315.

8. Lemster K., Graule T., Kuebler J. Processing and microstructure of metal matrix composites prepared by pressureless Ti-activated infiltration using Fe-base and Ni-base alloys // Materials Science and Engineering: A. 2005. Vol. 393. № 1-2. P. 229–238.

9. Zhao Y., Jiang C., Xu Z., Cai F., Zhang Z., Fu P. Microstructure and corrosion behavior of Ti nanoparticles reinforced Ni–Ti composite coatings by electrodeposition // Materials and Design. 2015. Vol. 85. P. 39–46.

10. Chang C.H., Jeng M.C., Su C.Y., Huang T.S. A study of wear and corrosion resistance of arc-sprayed Ni-Ti composite coatings // Journal of Thermal Spray Technology. 2011. Vol. 20. № 6. Р. 1278–1285.

11. Surzhenkov A., Antonov M., Goljandin D., Vilgo T., Mikli V., Viljus M., Latokartano J., Kulu P. Sliding wear of TiC-NiMo and Cr3C2-Ni cermet particles reinforced FeCrSiB matrix HVOF sprayed coatings // Estonian Journal of Engineering. 2013. Vol. 19. № 3. P. 203–211.

12. Surzhenkov A., Antonov M., Goljandin D., Kulu P., Viljus M., Traksmaa R., Mere A. High-temperature erosion of Fe-based coatings reinforced with cermet particles // Journal Surface Engineering. 2016. Vol. 32. № 8. P. 624–630.

13. Николенко С.В., Сюй Н.А., Бурков A.A. Исследование микроструктуры и свойств покрытий на стали 45, нанесенных методом электроискрового осаждения электродами на основе TiC–Ni–Mo // Цветные металлы. 2017. № 4. С. 69–75.

14. Романов Д.А., Гончарова Е.Н., Будовских Е.А., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф., Тересов А.Д., Казимиров С.А. Анализ структуры электровзрывных композиционных покрытий системы TiC–Ni на стали после электронно-пучковой обработки // Металлы. 2016. № 6. С. 69–77.

15. Панин В.Е., Громов В.Е., Романов Д.А., Будовских Е.А., Панин С.В. Физические основы структурообразования в электровзрывных покрытиях // Доклады Академии наук. 2017. Т. 472. № 6. С. 650–653.

16. Ivanov Y., Teresov A., Ivanova O., Gromov V., Budovskikh E., Romanov D., Semina O., Alsaraeva K. Formation of surface layers in Cu-C system // Advanced Materials Research. 2014. Vol. 1013. P. 224–228.

17. Романов Д.А., Будовских Е.А., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф. Электровзрывное напыление износо- и электроэрозионностойких покрытий. Новокузнецк: Полиграфист, 2014. 203 с.

18. Романов Д.А., Будовских Е.А., Громов В.Е. Композиционный электрически взрываемый проводник для электровзрывного напыления покрытий или электровзрывного легирования поверхности металлов и сплавов: патент РФ на изобретение № 2478732; заявл. 13.09.2011; опубл. 10.04.2013.

19. Коваль Н.Н., Иванов Ю.Ф. Наноструктурирование поверхности металлокерамических и керамических материалов при импульсной электронно-пучковой обработке // Известия вузов. Физика. 2008. Т. 51. № 5. C. 60–70.

20. Брандон Д., Каплан У. Микроструктура материалов. Методы исследования и контроля. М.: Техносфера, 2006. 384 с.


Рецензия

Для цитирования:


Романов Д.А., Протопопов Е.В., Батаев В.А., Кузив Е.М., Громов В.Е., Иванов Ю.Ф. АНАЛИЗ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНЫХ ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ TiC-Ni НА ШТАМПОВОЙ СТАЛИ ПОСЛЕ ЭЛЕКТРОННО-ПУЧКОВОЙ ОБРАБОТКИ. Вектор науки Тольяттинского государственного университета . 2017;(4):108-118. https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-4-108-118

For citation:


Romanov D.A., Protopopov E.V., Bataev V.A., Kuziv E.M., Gromov V.E., Ivanov Yu.F. THE ANALYSIS OF THE STRUCTURE OF ELECTROEXPLOSIVE COATINGS OF THE TiC-Ni SYSTEM ON THE DIE STEEL AFTER THE ELECTRON-BEAM TREATMENT. Science Vector of Togliatti State University . 2017;(4):108-118. (In Russ.) https://doi.org/10.18323/2073-5073-2017-4-108-118

Просмотров: 11


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


ISSN 2782-4039 (Print)
ISSN 2782-6074 (Online)