Открытый доступ Открытый доступ  Ограниченный доступ Доступ для подписчиков

Моделирование кинетики роста слоев CoB и Co2B на сплаве ASTM F-75

Р. Куба, М. Кеддам, И. М. Кулька

Аннотация


Разработана модель кинетики роста слоев CoB и Co2B на кобальтовом сплаве ASTM F-75 при 1223 - 1273 К в рамках двух разных подходов. Первый подход основан на численном решении уравнений Фика внутри каждой фазы (Co2B, CoB и Co) с использованием метода анализа движения фронта с соответствующей схемой. Во втором подходе используется интегральный метод, для чего необходимо численное решение дифференциальных алгебраических уравнений с наложением начальных и граничных условий для этой диффузионной задачи. Проведена оценка энергии активации диффузии бора в слоях Co2B и CoB. Выполнена экспериментальная проверка обоих подходов сравнением толщины слоев CoB и (CoB + Co2B), полученных при 1323 К за 6, 8, и 10 ч, с расчетными значениями.

Ключевые слова


boriding; cobalt borides; kinetics; activation energy; simulation

Полный текст:

PDF

Литература


Keddam M., Chegroune R., Kulka M. et al. Characterization, tribological and mechanical properties of plasma paste borided AISI 316 steel // Transactions of the Indian Institute of Metals. 2018. V. 71. P. 79 - 90.

Keddam M., Ortiz-Dominguez M., Elias-Espinosa M. et al. Kinetic investigation and wear properties of Fe2B layers on AISI 12L14 steel // Metallurgical and Materials Transactions A. 2018. V. 49. P. 1895 - 1907.

Sista V., Kahvecioglu O., Eryilmaz O. L. et al. Electrochemical boriding and characterization of AISI D2 tool steel // Thin Solid Films. 2018. V. 520. P. 1582 - 1588.

Li P., Liu D., Bao W. et al. Surface characterization and diffusion model of pack borided TB2 titanium alloy // Ceramics International. 2018. V. 44. P. 18429 - 18437.

Keddam M., Taktak S. Characterization and diffusion model for the titanium boride layers formed on the Ti6Al4V alloy by plasma paste boriding // Applied Surface Science. 2017. V. 399. P. 229 - 236.

Delgado-Brito A., Lуpez-Suero D., Ruiz-Rнos A. et al. Effect of the diffusion annealing process in the indentation properties of cobalt boride layer // Ceramics International. 2019. V. 45. P. 7767 - 7777.

Usta M., Ozbek I., Ipek M. et al. The characterization of borided pure tungsten // Surface and Coatings Technology. 2005. V. 194. P. 330 - 334.

Sista V., Kahvecioglu O., Kartal G. et al. Evaluation of electrochemical boriding of Inconel 600 // Surface and Coatings Technology. 2013. V. 215. P. 452 - 459.

Knotek O., Lugscheider E., Leuschen K. Surface layers on cobalt base alloys by boron diffusion // Thin Solid Films. 1977. V. 45. P. 331 - 339.

Campos-Silva I., Bravo-Bбrcenas D., Meneses-Amador A. et al. Growth kinetics and mechanical properties of boride layers formed at the surface of the ASTM F-75 biomedical alloy // Surface and Coatings Technology. 2013. V. 237. P. 402 - 414.

Calik A., Karakaş M. S., Uзar N., Ьnьvar F. Boriding kinetics of pure cobalt // Kovove Materialy. Kovove Mater. 2014. V. 52. P. 107 - 112.

Mu D., Yang C., Shen B., Jiang H. Oxidation resistance of borided pure cobalt // Journal of Alloys and Compounds. 2009. V. 479. P. 629 - 633.

Keddam M., Kulka M. Simulation of the growth kinetics of FeB and Fe2B layers on AISI D2 steel by the integral method // Physics of Metals and Metallography. 2018. V. 119. P. 860 - 869.

Yu L. G., Chen X. J., Khor K. A., Sundararajan G. FeB/Fe2B phase transformation during SPS pack-boriding. Boride layer growth kinetics // Acta Materialia. 2005. V. 53. P. 2361 - 2368.

Okamoto H. B - Co (Boron - Cobalt) // Journal of Phase Equilibria. 2003. V. 376.

Kouba R., Keddam M., Kulka M. Modelling of paste boriding process // Surface Engineering. 2014. V. 31. P. 563 - 569.

Crusius S., Inden G., Ursula K. et. al. On the numerical treatment of moving boundary problems // Zeitschrift fьr Metallkunde. 1992. V. 83. P. 673 - 678.

Goodman T. R. Application of integral methods to transient nonlinear heat transfer // Advances in Heat Transfer. 1964. V. 1. P. 51 - 122.

Ascher U., Petzold L. Computer Methods for Ordinary Differential Equations and Differential-Algebraic Equations. SIAM. Philadelphia. 1998.

Press W. H., Flannery B. P., Teukolsky S. A. Numerical recipes in Pascal: the art of scientific computing. Cambridge University. 1989.

Keddam M., Taktak S., Tasgetiren S. A diffusion model for the titanium borides on pure titanium // Surface Engineering. 2016. V. 32. P. 802 - 808.

Borowiecka-Jamrozek J., Lachowski J. Diffusion of boron in cobalt sinters // Archives of Metallurgy and Materials. 2013. V. 58. P. 1131 - 1136.

Campos-Silva I., Franco-Raudales O., Meda-Campańa J. A. et al. Growth kinetics of CoB - Co2B layers using the powder-pack boriding process assisted by a direct current field // High Temperature Materials and Processes. 2019. V. 38. P. 158 - 167.

Dybkov V. I. Thermochemical boriding of Fe - 5 % Cr alloy // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 2016. V. 54. P. 652 - 664.




DOI: https://doi.org/10.30906/mitom.2021.2.44-51

© Издательский дом «Фолиум», 1998–2024