Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Электроискровое осаждение Ti – Al – Cr – B-покрытия на титановый сплав ВТ3-1

А. А. Бурков, М. А. Кулик, В. К. Хе, В. О. Крутикова

Аннотация


Исследованы свойства покрытий, полученных на титановом сплаве методом электроискрового легирования нелокализованным анодом, состоящим из титановых и алюминиевых гранул с добавлением порошка диборида хрома. Проведены поляризационные испытания и спектроскопия электрохимического импеданса покрытий. Показано, что Ti – Al – Cr – B-покрытия способствуют снижению скорости коррозии сплава ВТ3-1. При концентрации 2 % (об.) CrB2 в покрытии достигнута наиболее высокая жаростойкость сплава. Нанесение Ti – Al – Cr – B-покрытий позволяет повысить твердость поверхности сплава ВТ3-1 от 2,7 до 4 раз, а износостойкость — до 6 раз.

Ключевые слова


Ti – Al – Cr – B-покрытие; сплав ВТ3-1; электроискровое легирование; износ; жаростойкость; твердость

Полный текст:

PDF

Литература


Liu Y., Liu W., Ma Y. et al. Microstructure and wear resistance of compositionally graded TiAl intermetallic coating on Ti6Al4V alloy fabricated by laser powder deposition // Surface and Coatings Technology. 2018. V. 353. P. 32 – 40. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2018.08.067

Kao W. H., Su Y. L., Hsieh Y. T. Effects of duplex nitriding and TiN coating treatment on wear resistance, corrosion resistance and biocompatibility of Ti6Al4V alloy // Journal of Materials Engineering and Performance. 2017. V. 26. P. 3686 – 3697. DOI 10.1007/s11665-017-2815-3

Kooi B. J., Pei Y. T., De Hosson J. Th. M. The evolution of microstructure in a laser clad TiB – Ti composite coating // Acta Materialia. 2003. V. 51, No. 3. P. 831 – 845. DOI: 10.1016/S1359-6454(02)00475-5

Munro R. G. Material properties of titanium diboride // Journal of Research of the National institute of standards and Technology. 2000. V. 105, No. 5. P. 709. DOI: 10.6028/ jres.105.057

Ozerov M., Klimova M., Vyazmin A., Stepanov N., Zherebtsov S. Orientation relationship in a Ti/TiB metal-matrix composite // Materials Letters. 2017. V. 186. P. 168 – 170. DOI: 10.1016/j.matlet.2016.09.124

Cai C., Song B., Qiu C. et al. Hot isostatic pressing of in-situ TiB/Ti–6Al–4V composites with novel reinforcement architecture, enhanced hardness and elevated tribological properties // Journal of Alloys and Compounds. 2017. V. 710. P. 364 – 374. DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.03.160

Abkowitz S., Abkowitz S. M., Fisher H., Schwartz P. J. Cermet discontinuously reinforced Ti-matrix composites: Manufacturing, properties, and applications // JOM. 2004. V. 56. P. 7 – 41.

Nag S., Banerjee R. Fundamentals of medical implant materials / In: Mater. Med. Devices. 2012. P. 1 – 12.

Popoola A. P. I., Phume L., Pityana S., Aigbodion V. S. In-situ formation of laser Ti6Al4V – TiB composite coatings on Ti6Al4V alloy for biomedical application // Surface and Coatings Technology. 2016. V. 285. P. 161 – 170. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2015.10.079

Shafyei H., Salehi M., Bahrami A. Fabrication, microstructural characterization and mechanical properties evaluation of Ti/TiB/TiB2 composite coatings deposited on Ti6Al4V alloy by electro-spark deposition method // Ceramics International. 2020. V. 46, No. 10. P. 15276 – 15284.

Johnson R. N., Sheldon G. L. Advances in the electrospark deposition coating process // Journal of Vacuum Science & Technology A: Vacuum, Surfaces, and Films. 1986. V. 4, No. 6. P. 2740 – 2746.

Liu X. Q., Zhang Y. X., Wang X. R. et al. Microstructure and corrosion properties of AlCrxNiCu0.5Mo (x = 0, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0) high entropy alloy coatings on Q235 steel by electrospark — Computer numerical control deposition // Materials Letters. 2021. V. 292. P. 129642. DOI: 10.1016/j.matlet.2021. 129642

Kiryukhantsev-Korneev P. V., Sytchenko A. D., Gorshkov V. A. et al. Complex study of protective Cr3C2 – NiAl coatings deposited by vacuum electro-spark alloying, pulsed cathodic arc evaporation, magnetron sputtering, and hybrid technology // Ceramics International. 2022. V. 48, No. 8. P. 10921 – 10931. DOI: 10.1016/j.ceramint.2021.12.311

Zhang Y., Li L., Chang Q. et al. Research status and prospect of electro-spark deposition technology // Surface Technology. 2021. V. 50, No. 1. P. 150 – 161.

Burkov A. A. Wear resistance of electrospark WC – CO coatings with different iron contents // Journal of Friction and Wear. 2016. V. 37, No. 4. P. 385 – 388. DOI: 10.3103/ S1068366616040048

Бурков А. А., Кулик М. А. Электроискровое осаждение покрытий с использованием порошка Cr3C2 и их характеристика // Письма о материалах. 2019. Т. 9, № 2. С. 243 – 248. DOI: 10.22226/2410-3535-2019-2-243-248

Fox-Rabinovich G. S., Wilkinson D. S., Veldhuis S. C. et al. Oxidation resistant Ti – Al – Cr alloy for protective coating applications // Intermetallics. 2006. V. 14, No. 2. P. 189 – 197. DOI: 10.1016/j.intermet.2005.05.011

Huang F., Barnard J. A., Weaver M. L. Mechanical characterization of DC magnetron sputtered amorphous Ti – Al – Cr coatings // Surface and Coatings Technology. 2002. V. 155, No. 2 – 3. P. 146 – 151. DOI: 10.1016/s0257-8972(02)00060-9

Бурков А. А., Кулик М. А., Беля А. В., Крутикова В. О. Электроискровое осаждение порошка диборида хрома на нержавеющую сталь AISI 304 // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. 2022. Т. 4, № 2. С. 78 – 90. DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.2-78-90

Бурков А. А. Получение аморфных покрытий электроискровой обработкой стали 35 в смеси железных гранул с CrMoWCBSi порошком // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2019. Т. 21, № 4. С. 19 – 30. DOI: 10.17212/1994-6309-2019-21.4-19-30

Jamnapara N. I., Frangini S., Alphonsa J. et al. Comparative analysis of insulating properties of plasma and thermally grown alumina films on electrospark aluminide coated 9Cr steels // Surface and Coatings Technology. 2015. V. 266. P. 146 – 150. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2015.02.028

Верхотуров А. Д. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легировании. Владивосток: Дальнаука, 1995. 323 с.

Nikolenko S. V., Syui N. A. Investigation of coatings produced by the electro spark machining method of steel 45 with electrodes based on carbides of tungsten and titanium // Protection of Metals and Physical Chemistry of Surfaces. 2017. V. 53, No. 5. P. 889 – 894. DOI: 10.1134/ S207020511705015X

Burkov A. A., Chigrin P. G. Synthesis of Ti – Al intermetallic coatings via electrospark deposition in a mixture of Ti and Al granules technique // Surface and Coatings Technology. 2020. V. 387. P. 125550. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2020.125550

Моисеев Г. К., Ивановский А. Л. Стандартные энтальпии образования родственных соединений в системах металл-бор // Известия Челябинского научного центра УРО РАН. 2005. № 3. С. 5 – 9.

Dкbski A., Dкbski R., G№sior W. New features of Entall database: comparison of experimental and model formation enthalpies // Archives of Metallurgy and Materials. 2014. V. 59, No. 4. P. 1337 – 1343.

Милосердов П. А., Горшков В. А., Юхвид В. И. и др. СВС-металлургия боридов хрома и титана из термитных смесей с использованием хроматов кальция // Труды Ежегодной научной конференции ИСМАН (03 – 04 апреля 2019 г.) 2019. С. 79. DOI: 10.30826/ISMAN2019-14

Mogale N., Matizamhuka W., Machaka R. et al. The effect of Cr additions and oxidation on densification, microstructure, phase constituents and mechanical properties of TiAlCr alloys produced by SPS // Materials today: proceedings. 2021. V. 38. Р. 21 – 627. DOI: 10.1016/j.matpr.2020.03.478

Rosalbino F., Scavino G. Corrosion behavior assessment of cast and HIPed Stellite 6 alloy in a chloride-containing environment // Electrochimicaacta. 2013. V. 111. Р. 656 – 662. DOI: 10.1016/j.electacta.2013.08.019

Qiao Q., Tam L. M., Cristino V. A. M., Kwok C. T. Surface hardness and corrosion behavior of laser surface-alloyed Ti6Al4V with copper // Surface and Coatings Technology. 2022. V. 444. Р. 128663. DOI: 10.1016/j.surfcoat.2022.128663

Guo S., Lu Y., Wu S. et al. Preliminary study on the corrosion resistance, antibacterial activity and cytotoxicity of selective-laser-melted Ti6Al4V – xCu alloys // Materials Science and Engineering: C. 2017. V. 72. Р. 631 – 640. DOI: 10.1016/ j.msec.2016.11.126

Alves A. C., Wenger F., Ponthiaux P. et al. Corrosion mechanisms in titanium oxide-based films produced by anodic treatment // Electrochimica Acta. 2017. V. 234. Р. 16 – 27. DOI: 10.1016/j.electacta.2017.03.011

Archard J. F., Hirst W. The wear of metals under unlubricated conditions // Proceedings of the Royal Society of London. Series A. Mathematical and Physical Sciences. 1956. V. 236, No. 1206. P. 97 – 410. DOI: 10.1098/rspa.1956.0144




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2023.11.32-40

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024