Аннотация
Получены жаростойкие покрытия из Ni-Al сплавов различного состава на поверхности стали 20Х13 методом электроискровой обработки. Исследован фазовый и элементный составы полученных сплавов и покрытий. Выявлена зависимость показателей жаростойкости от исходного состава и структуры Ni-Al сплавов. Впервые показано, что функциональные покрытия, полученные при обработке стали 20Х13 электродными материалами из сплавов состава 66,9 Ni - 32,9 Al и 79,3 Ni – 20,1 Al, обладают наибольшей сплошностью и толщиной, а также в их структуре образуются фазы NiAl и Ni3Al. Полученные в работе данные показывают, что методом электроискровой обработки на поверхности конструкционной стали возможно получить жаростойкие и жаропрочные покрытия из Ni-Al сплавов различного состава с высокими показателями твердости, сохраняющие свои физико-механические свойства после термоциклирования при высоких температурах.
Ключевые слова: микроструктура, функциональные покрытия, электроискровая обработка, жаропрочные сплавы, микротвердость
Список литературы
1. Жаропрочные сплавы / Ч. Симс, В. Хагель // Пер. с англ., М.: Металлургия, 1976. – 568 с.
2. Intermetallics / Gerhard Sauthoff // Weinheim ; New York ; Basel ; Cambridge ; Tokyo : VCH, 1995. – 165 p.
3. Reed, R.C. The Superalloys: Fundamentals and Applications / R.C. Reed // Cambridge University Press, 2008. – 392 p.
4. Durocher, J. Characterization of the Micro-Welding Process for Repair of Nickel Base Superalloys / J. Durocher, N.L. Richards // Journal of Materials Engineering and Performance, Volume 16(6), 2007 – 710-719
5. Tan, X.P. Characterization of topologically close-packed phases in secondary reaction zone in a coated CMSX-4 single crystal Ni-based superalloy / X.P. Tan, at al. / Journal of Materials Science, 2013, Volume 48, Issue 3, pp 1085-1089
6. Paul, S. Corrosion Testing of Ni Alloy HVOF Coatings in High Temperature Environments for Biomass Applications / S. Paul, M.D.F. Harvey // Journal of Thermal Spray Technology, 2013, Volume 22, Issue 2-3, pp. 316-327
7. Nutzel, R. Damage evolution during thermomechanical fatigue of a coated monocrystalline nickel-base superalloy / R. Nutzel, E. Affeldt, M. Goken // International Journal of Fatigue, 30 (2008) 313–317
8. Jakubowski, J. Diffusion pressure welding of NiAl and Ni3Al-based alloys with St3S steel / J. Jakubowski, A. Krajewski, M. Woznicza // Welding International, 2005, 19 (12) - 950–955
9. Технологические основы модифицирования поверхности деталей из жаропрочных никелевых сплавов с жаростойким NiCrAlY покрытием с применением сильноточных импульсных электронных пучков /А.Г. Пайкин и др. // Физика и химия обработки материалов, 2008, №3, с. 56-60.
10. Ковтун, А.И. Исследование процессов жидкофазного формирования покрытий на основе алюминидов никеля / А.И. Ковтун, Т.В. Чермашенцева, С.В. Мямин // Упрочняющие технологии и покрытия, - 2013, №4 – С. 24-28
11. Sheldon, G.L. Сharacteristics of Ni-Ti surface alloys formed by electrospark deposition / G.L. Sheldon, R. Wang, R.A. Clark // Surface and Coating Technology, 36 (1988) – 445-454 p.
12. Yu-jiang Xie Microstructural morphology of electrospark deposition layer of a high gamma prime superalloy / Yu-jiang Xie, Mao-cai Wang // Surface & Coatings Technology, 201 (2006) – pp. 691–698
13. Heard, D.W. Development of a nanostructure microstructure in the Al–Ni system using the electrospark deposition process / D.W. Heard, M. Brochu // Journal of Materials Processing Technology, 210 (2010) 892–898
14. Верхотуров, А.Д. Формирование поверхностного слоя металлов при электроискровом легировании / А.Д. Верхотуров. – Владивосток : Даль-наука, 1995. – 323 с.
15. Superalloys : A Technical Guide / M. Donachie, Jr., S. Donachie. // 2nd ed., ASM International, 2002. – 408 p.
16. Жаропрочные стали и сплавы. Справочное издание / С.Б. Масленков // М.: Металлургия, 1983. – 192 с.
17. Производство газотурбинных двигателей / В.В. Крымов, Ю.С. Елисеев, К.И. Зудин // Под ред. В.В. Крымова. М.: Машиностроение, 2002. – 376 с.
18. Каблов, Е.Н. Материалы для авиакосмической техники // Российская энциклопедия CALS. Авиационно-космическое машиностроение / гл. ред. А.Г. Братухин. М.:ОАО «НИЦ АСК», 2008 – С. 377-388
19. Фазовый анализ никелевых сплавов / Р.Б. Голубцова // Изд-во «Наука», 1969. – 234 с.
20. Yu, Y. Preparation, microstructure and tribological properties of Ni3Al intermetallic compound coating by laser cladding / Y. Yu, J. Zhou, J. Chen, H. Zhou, C. Guo // Intermetallics, 18 (2010) – pp. 871–876
21. Kablov, E.N. Intermetallic Ni3Al-Base Alloy: a Promising Material for Turbine Blades / E.N. Kablov, B.S. Lomberg, V.P. Buntushkin, E.P. Golubovskii, S.A. Muboyadzhyan // Metal Science and Heat Treatment, Vol. 44, Nos. 7-8, 2002. – pp. 284-287
22. Жаростойкие покрытия, осаждаемые в вакууме / Б.А. Мовчан, И.С. Малашенко – Киев : Наук.думка, 1983. – 232 с.
23. Суперсплавы II: Жаропрочные материалы для аэрокосмических и промышленных энергоустановок / под ред. Симса Ч.Т. : пер с англ. В 2-х книгах / под ред. Шалина Р.Е. – М.: Металлургия, 1995 – 384 с.
24. Коррозионностойкие, жаростойкие и высокопрочные стали и сплавы: Справ. Изд. / А.П. Шлямнев и др. – М.: «Интермет Инжиниринг». 2000. – 232 с.
25. ГОСТ 6130-71 – Металлы. Методы определения жаростойкости
26. Okamoto, H. Al-Ni (Aluminum-Nickel) / H. Okamoto // Journal of Phase Equilibria and Diffusion, Vol. 25, No.4, 2004 – p. 394
27. Жаропрочные стали и сплавы / Ф.Ф. Химушин // Изд-во «Металлургия», 1969. – 752с.
28. Davydov, V.M. Improvement of coating quality obtained by electro spark alloying with nonabrasive ultrasonic finishing polishing/ V.M. Davydov, S.N. Khimukhin, E.A. Ledkov, A.V. Gil // 3-rd International conference on Manufacturing engineering. Kallithea of Chalkidiki, Grece, 1-3 October, 2008. C. 199-204.
