ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРНО-ФАЗОВЫХ ПРЕВРАЩЕНИЙ ВЫСОКОПРОЧНЫХ CR3C2-NICR ПОКРЫТИЙ ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ HVOF
8 6
Аннотация
В работе исследовано формирование состава покрытия Cr3C2-NiCr, нанесённого методом высокоскоростного газопламенного напыления (HVOF) на сплав циркония Э110 с использованием структурно-фазового и микроструктурного анализа. Целью является оценка технологической реализуемости HVOF для циркониевого сплава и выявление факторов, влияющих на достижение целевого комплекса свойств. Фазовый анализ показал многофазное состояние покрытий, включающее карбид Cr3C2, низший карбид Cr23C6 и интерметаллид CrNi3. По данным энергодисперсионного анализа сформировался равномерный слой толщиной 10–78 мкм, без колонной морфологии и с непрерывным соединением на границе «основа–покрытие», что указывает на удовлетворительную адгезию. Спектральный анализ образца A показал: Ni – 78.504%, Cr – 17.032%, O – 3.447%, C – 1.017%; образца B: Ni – 66.405%, Cr – 29.286%, O – 3.727%, C – 0.581%. Наличие кислорода (3–4%) связано с проведением напыления в открытой атмосфере. Кроме того, преимущественно в переходной зоне выявлены межзеренные и внутрозеренные поры, локальные микротрещины и участки расслоения слоёв; содержание кислорода около 3–4% обусловлено частичным окислением распылённых частиц при напылении в открытой атмосфере. Совокупность результатов подтверждает пригодность метода HVOF для получения покрытий Cr3C2-NiCr на основе Э110 и указывает на необходимость оптимизации режимов для снижения пористости, ограничения окисления и стабилизации доли фазы Cr3C2.
Библиографические ссылки
Lu, H., Shang, J., Jia, X., Li, Y., Li, F., Li, J., & Nie, Y. (2020). Erosion and corrosion behavior of shrouded plasma sprayed Cr3C2-NiCr coating. Surface and Coatings Technology, 388, 125534.
Kuruba, M., Gaikwad, G., Natarajan, J., & Koppad, P. G. (2022). Effect of carbon nanotubes on microhardness and adhesion strength of high-velocity oxy-fuel sprayed NiCr–Cr3C2 coatings. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications, 236(1), 86-96.
Reddy, N. C., Koppad, P. G., Reddappa, H. N., Ramesh, M. R., Babu, E. R., & Varol, T. E. M. E. L. (2019). Hot corrosion behaviour of HVOF sprayed Ni3Ti and Ni3Ti+(Cr3C2+ 20NiCr) coatings in presence of Na2SO4-40% V2O5 at 650 C. Surface Topography: Metrology and Properties, 7(2), 025019.
Reddy, N. C., Ajay Kumar, B. S., Ramesh, M. R., & Koppad, P. G. (2018). Microstructure and adhesion strength of Ni3Ti coating prepared by mechanical alloying and HVOF. Physics of Metals and Metallography, 119(5), 462-468.
Pogrebnyak, A. D., & Tyurin, Y. N. (2005). Modification of material properties and coating deposition usingplasma jets. Physics-Uspekhi, 48(5), 487.
Li, C. J., Ji, G. C., Wang, Y. Y., & Sonoya, K. (2002). Dominant effect of carbide rebounding on the carbon loss during high velocity oxy-fuel spraying of Cr3C2–NiCr. Thin Solid Films, 419(1-2), 137-143.
Tejero-Martin, D., Rezvani Rad, M., McDonald, A., & Hussain, T. (2019). Beyond traditional coatings: a review on thermal-sprayed functional and smart coatings. Journal of thermal spray technology, 28(4), 598-644.
Yu, J., Liu, X., Yu, Y., Li, H., Liu, P., Sun, R., ... & Li, P. (2021). Numerical analysis of high-velocity oxygen fuel thermal-spray process for Fe-based amorphous coatings. Coatings, 11(12), 1533.
Kuruba, M., Gaikwad, G., & Shivalingappa, D. (2022). Hot-corrosion behaviour of CNT reinforced Cr3C2-NiCr coatings working under high-temperature sprayed by HVOF method. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part L: Journal of Materials: Design and Applications, 236(12), 2372-2383.
Rakhadilov, B. K., Tyurin, Y., Kakimzhanov, D., Baizhan, D., Kolisnichenko, O., & Zhurerova, L. (2021). Deposition of duplex Cr3C2-NiCr coatings on steel using a combined technique of gas detonation spraying and pulse-plasma treatment. High Temperature Material Processes: An International Quarterly of High-Technology Plasma Processes, 25(4).
Lin, L., Hu, S. A., Hu, Y. B., Xu, G. J., Jiao, H. Y., & Weng, C. S. (2020). Experimental study on the detonation process of a pulse detonation engine with ionized seeds. Defence Technology, 16(1), 178-187.
Matikainen, V., Bolelli, G., Koivuluoto, H., Honkanen, M., Vippola, M., Lusvarghi, L., & Vuoristo, P. (2017). A study of Cr3C2-based HVOF-and HVAF-sprayed coatings: microstructure and carbide retention. Journal of Thermal Spray Technology, 26(6), 1239-1256.
Akamatsu, H., Ikeda, T., Azuma, K., Fujiwara, E., & Yatsuzuka, M. (2001). Surface treatment of steel by short pulsed injection of high-power ion beam. Surface and coatings technology, 136(1-3), 269-272.
Kakimzhanov, D. N., Rakhadilov, B. K., Tyurin, Y. N., Kolisnichenko, O. V., Zhurerova, L. G., & Dautbekov, M. K. (2021). Influence of pulsed plasma treatment on phase composition and hardness of Cr 3 C 2-NiCr coatings. Eurasian Journal of Physics and Functional Materials, 5(1), 45-51.
Ji, G. C., Li, C. J., Wang, Y. Y., & Li, W. Y. (2006). Microstructural characterization and abrasive wear performance of HVOF sprayed Cr3C2–NiCr coating. Surface and Coatings Technology, 200(24), 6749-6757.
Ulianitsky, V. Y., Batraev, I. S., Shtertser, A. A., Dudina, D. V., Bulina, N. V., & Smurov, I. (2018). Detonation spraying behaviour of refractory metals: Case studies for Mo and Ta-based powders. Advanced Powder Technology, 29(8), 1859-1864.
Rakhadilov, B., Maulet, M., Abilev, M., Sagdoldina, Z., & Kozhanova, R. (2021). Structure and tribological properties of Ni–Cr–Al-based gradient coating prepared by detonation spraying. Coatings, 11(2), 218.
Celik, I., & Benli, B. (2024). The effect of WC-12Co and CrC-NiCr hard coatings applied by HVOF method on the microstructure, mechanical, and surface properties of steel. Metallurgical Research & Technology, 121(3), 318.
Zhou, W., Zhou, K., Li, Y., Deng, C., & Zeng, K. (2017). High temperature wear performance of HVOF-sprayed Cr3C2-WC-NiCoCrMo and Cr3C2-NiCr hardmetal coatings. Applied Surface Science, 416, 33-44.
