Deposition of titanium silicide on stainless steel AISI 304 surface

ОБРАБОТКА МЕТАЛЛОВ Том 24 № 4 2022 127 МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ Осаждение силицида титана на нержавеющую сталь AISI304 Александр Бурков 1, a,*, Валерия Крутикова 2, b 1 Хабаровский Федеральный исследовательский центр Институт материаловедения ДВО РАН, ул. Тихоокеанская, 153, 680042, г. Хабаровск, Россия 2 Институт тектоники и геофизики им. Ю.А. Косыгина ДВО РАН, ул. Ким Ю. Чена, 65, 680000, г. Хабаровск, Россия a https://orcid.org/0000-0002-5636-4669, burkovalex@mail.ru, b https://orcid.org/0000-0001-9977-2809, nm32697@gmail.com Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты). 2022 Том 24 № 4 с. 127–137 ISSN: 1994-6309 (print) / 2541-819X (online) DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.4-127-137 Обработка металлов (технология • оборудование • инструменты) Сайт журнала: http://journals.nstu.ru/obrabotka_metallov Введение Аустенитная нержавеющая сталь AISI 304 используется в химической и аэрокосмической промышленности, атомной энергетике, медицине и других областях благодаря высокой корИНФОРМАЦИЯ О СТАТЬЕ УДК 621.762; 62-408.2 История статьи: Поступила: 02 августа 2022 Рецензирование: 06 сентября 2022 Принята к печати: 08 сентября 2022 Доступно онлайн: 15 декабря 2022 Ключевые слова: Покрытие Электроискровое легирование Нержавеющая сталь AISI304 Силицид титана Ti5Si3 Коэффициент трения Коррозия Жаростойкость Износ Микротвердость Финансирование: Работа выполнена в рамках государственного задания ФГБУН ХФИЦ ИМ ДВО РАН, тема номер FWUW-20220006. Благодарности: Исследования частично выполнены на оборудовании ЦКП «Структура, механические и физические свойства материалов» (соглашение с Минобрнаукой № 13.ЦКП.21.0034). АННОТАЦИЯ Введение. Металлокерамические покрытия на основе силицида титана привлекательны для защиты нержавеющей стали AISI304 от износа, коррозии и высокотемпературного окисления. Цель работы. Изучение структуры поверхностного слоя нержавеющей стали AISI 304 после ЭИЛ в смеси титановых гранул с порошком кремния и исследование жаростойкости, коррозионных и триботехнических свойств полученных покрытий. Методика исследований. Получены Fe-Ti-Si-покрытия на нержавеющей стали AISI304 электроискровой обработкой нелокализованным электродом, состоящим из титановых гранул и 2,6…6 об.% смеси порошков титана и кристаллического кремния. Результаты и обсуждение. Показано, что стабильный положительный привес катода наблюдается, когда доля кремния в порошковой смеси не превышает 32 %. В фазовом составе покрытий присутствовали: твердый раствор хрома в железе, силицид титана Ti5Si3, титан и кремний, что подтверждается данными энергодисперсионного анализа. Твердость Ti-Si-покрытий находилась в диапазоне от 10,05 до 12,86 ГПа, что выше, чем у стали AISI304 в 5–6 раз. Коэффициент трения покрытий был примерно на 20 % ниже по сравнению со сталью AISI304 и находился в пределах 0,71…0,73. Испытания на износ в режиме сухого скольжения показали, что Ti-Si-покрытия могут повысить износостойкость стали AISI304 до 6 раз. Жаростойкость покрытий при температуре 900 оС была от 7 до 12 раз выше по сравнению со сталью AISI304. Проведенные исследования показали, что новые электроискровые Fe-Ti-Si-покрытия позволяют повысить коррозионную устойчивость, жаростойкость и твердость, а также снизить коэффициент трения и износ поверхности нержавеющей стали AISI304. Для цитирования: Бурков А.А., Крутикова В.О. Осаждение силицида титана на нержавеющую сталь AISI304 // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). – 2022. – Т. 24, № 4. – С. 127–137. – DOI: 10.17212/1994-6309-2022-24.4-127-137. ______ *Адрес для переписки Бурков Александр Анатольевич, к.ф.-м.н., с.н.с. Институт материаловедения ХФИЦ ДВО РАН, ул. Тихоокеанская, 153 680042, г. Хабаровск, Россия Тел.: +79141618954 , e-mail: burkovalex@mail.ru розионной стойкости [1]. Однако она сильно подвержена износу из-за сравнительно низкой твердости (~200 HV) [2]. Кроме того, сталь AISI 304 начинает активно окисляться при температурах выше 800 оС, а также подвержена питтинговой коррозии в электролитах [3]. Нанесение твердых и антикоррозионных покрытий на поверхность нержавеющей стали AISI 304 призвано уменьшить эти недостатки и расширить сферу ее применения.

RkJQdWJsaXNoZXIy MTk0ODM1