сгенерировать QR код
Открытый доступ
Только для подписчиков
Осаждение металлокерамического покрытия Ti–ZrB2 на титановый сплав Ti–6Al–4V методом электроискрового легирования с применением нелокализованного электрода
https://doi.org/10.22349/1994-6716-2025-123-3-69-79
Аннотация
Исследованы свойства покрытий Ti–ZrB, нанесенных на титановый сплав Ti–6Al–4V методом электроискрового легирования нелокализованным электродом с использованием титановых гранул и порошка ZrB2. Установлено, что структура покрытий соответствует металлокерамическому материалу, в котором αTi и βTi выполняют роль металлической матрицы, а ZrB2 является армирующей фазой, концентрация которой в покрытиях составляет от 38 до 92%. Показано, что с повышением концентрации ZrB2 в покрытиях их твердость монотонно возрастает от 10,79 до 15,86 ГПа, а средние значения износа покрытий монотонно снижаются, что свидетельствует о хорошей смачиваемости частиц ZrB2 расплавом титана.
Ключевые слова
При поддержке: Работа выполнена в рамках государственного задания № 075-01108-23-02.
Об авторах
А. А. Бурков
ФГБУН «Хабаровский федеральный исследовательский центр ДВО РАН»
Россия
Россия
канд. физ.-мат. наук
680042, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 153
Л. А. Коневцов
ФГБУН «Хабаровский федеральный исследовательский центр ДВО РАН»
Россия
Россия
канд. физ.-мат. наук
680042, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 153
А. Ю. Быцура
ФГБУН «Хабаровский федеральный исследовательский центр ДВО РАН»
Россия
Россия
680042, Хабаровск, ул. Тихоокеанская, 153
Список литературы
1. Alloys-by-design: A low-modulus titanium alloy for additively manufactured biomedical implants / E. A labor t et al. // Acta Materialia. – 2022. – V. 229. – P. 117749. URL: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.117749
2. Investigation on mechanical properties of tribofilm formed on Ti–6Al–4V surface sliding against a DLC coating by nano-indentation and micro-pillar compression techniques / H. H. Di ng et al. // Wear. – 2019. – V. 432. – P. 202954. URL: https://doi.org/10.1016/j.wear.2019.202954
3. Ch i ka ra ka ra E., Na her S., Braba zon D. High speed laser surface modification of Ti–6Al–4V // Surface and Coatings Technology. – 2012. – V. 206, N 14. – Р. 3223–3229. URL: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2012.01.010
4. Hardness of zirconium diboride films deposited on titanium substrates / J. V. R au et al. // Materials Chemistry and Physics. – 2008. – V. 112, N 2. – P. 504–509. URL: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2008.06.004
5. Protection of Ti–6Al–4V surfaces by laser dispersion of diborides / A. Wa n k et al. // Journal of thermal spray technology. – 2005. – V. 14. – P. 134–140. URL: https://doi.org/10.1361/10599630522684
6. Зорин И. В., Соколов Г. Н., Артемьев А. А., Дубцов Ю. Н., Денисевич Д. С., Лысак В. И., Харламов В. О. Исследование влияния соотношения легирующих элементов в системе Ni–Al–Cr–W–Mo–Ta на стойкость наплавленного металла к термической усталости // Вопросы материаловедения. – 2020. – № 2 (102). – С. 74–86. URL: https://doi.org/10.22349/1994-6716-2020-102-2-74-86
7. Optimizing the Thermal Spray Parameters for Producing High-Performance Mo/ZrB2 Metal Matrix Composites Using the Taguchi Method / M. M. Mi hoob et al. // Coatings. – 2023. – V. 13, N 9. – P. 1620. URL: https://doi.org/10.3390/coatings13091620
8. Some properties of atmospheric air and inert gas high-pressure plasma sprayed ZrB2 coatings / M. Tului et al. // Surface and Coatings Technology. – 2002. – V. 151–152. – P. 483–489. URL: https://doi.org/10.1016/S0257-8972(01)01572-9
9. Ba r t uli C., Valente T., Tului M. Plasma spray deposition and high temperature characterization of ZrB 2–SiC protective coatings // Surface and Coatings Technology. – 2002. – V. 155, N 2–3. – P. 260– 273. URL: https://doi.org/10.1016/S0257-8972(02)00058-0
10. R a nd ich E., A ll red D. D. Chemically vapor-deposited ZrB/sub 2/as a selective solar absorber // Thin Solid Films (Switzerland). – 1981. – V. 83, Iss. 4. – P. 393–398. URL: https://doi.org/10.1016/0040-6090(81)90646-5
11. Structure, corrosion resistance, mechanical and tribological properties of ZrB2 and Zr–BN coatings / P. Kiryukhantsev-Korneev et al. // Metals. – 2021. – V. 11, N 8. – P. 1194. URL: https://doi.org/10.3390/met11081194
12. High-energy electrospark surface strengthening of steels with composite ceramics / I. A. Podcher nyaeva et al. // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. – 2014. – V. 52, Is. 11. – P. 656–662. URL: https://doi.org/10.1007/s11106-014-9573-7
13. Марков М. А., Персинин С. А., Красиков А. В., Быкова А. Д., Беляков А. Н., Фадин Ю. А. Особенности формирования антифрикционных покрытий на титане методом электроискрового легирования с использованием металлокерамических анодов // Вопросы материаловедения. – 2019. – № 4 (100). – С. 61–67. URL: https://doi.org/10.22349/1994-6716-2019-100-4-61-67
14. Electrospark deposition of multilayer coatings / V. B. Ta rel nyk et al. // Powder Metallurgy and Metal Ceramics. – 2020. – V. 59. – P. 76–88. URL: https://doi.org/10.1007/s11106-020-00140-x
15. Bu rkov A. A., By tsu ra A. Y. Influence of Substrate Surface Quality on Electro-Spark Alloying // Surface Engineering and Applied Electrochemistry. – 2024. – V. 60, N 2. – P. 204–210. URL: https:// doi.org/10.3103/S1068375524020030
16. Бурков А. А., Кулик М. А. Коррозионная и триботехническая характеристика металломатричных Fe–Ti–Cr–B покрытий // Сварочное производство. – 2021. – № 12. – 43 с.
17. Burkov A. A., Chigrin P. G., Kulik M. A. Effect of TaC content on microstructure and wear behavior of PRMMC Fe–TaC coating manufactured by electrospark deposition on AISI304 stainless steel // Surface and Coatings Technology. – 2024. – V. 494. – P. 131446. URL: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.131446
18. Bu rkov A. A. Improvement of Ti–6Al–4V-alloy wear resistance by electric-spark hafnium carbide coatings // Journal of Friction and Wear. – 2020. – V. 41. – P. 543–548. URL: https://doi.org/10.3103/ S1068366620060045 19. Электроискровое осаждение порошка диборида хрома на нержавеющую сталь AISI 304 / А. А. Бурков и др. // Обработка металлов: технология, оборудование, инструменты. – 2022. – Т. 24, № 2. – С. 78–90. URL: https://doi.org/10.17212/1994-6309-2022-24.2-78-90
19. 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.
20. C assie A. B. D., Baxt er S. Wettability of porous surfaces // Transactions of the Faraday society. – 1944. – V. 40. – Р. 546–551. 22. Effect of ZrB2 on microstructure and wear properties of TC4 alloy coatings by laser direct energy deposition / C. Chen et al. // Materials Chemistry and Physics. – 2024. – P. 130208. URL: https://doi.org/10.1016/j.matchemphys.2024.130208
21. Bs en ko L., Lu ndström T. The high-temperature hardness of ZrB2 and HfB2 // Journal of the Less Common Metals. – 1974. – V. 34, N 2. – P. 273–278. URL: https://doi.org/10.1016/0022-5088(74)90169-6
22. Microstructure and corrosion properties of AlCoCrFeNi high entropy alloy coatings deposited on AISI 1045 steel by the electrospark process / Q. H. Li et al. // Metallurgical and materials transactions A. – 2013. – V. 44. – P. 1767–1778. URL: https://doi.org/10.1007/s11661-012-1535-4
23. Effect of spray powder particle size on the bionic hydrophobic structures and corrosion performance of Fe-based amorphous metallic coatings / Y. C. Li et al. // Surface and Coatings Technology. – 2022. – V. 437. – P. 128377. URL: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128377
24. Microstructural characterization and surface properties of laser clad Ni–ZrB2 coatings on Ti–6Al– 4V alloy / G. A. Farot ad e et al. // Materials Today: Proceedings. – 2021. – V. 38. – P. 1035–1039. URL: https://doi.org/10.1016/j.matpr.2020.05.780
25. Ar ch ard J. F. Contact and rubbing of flat surfaces // Journal of applied physics. – 1953. – V. 24, N 8. – P. 981–988. URL: https://doi.org/10.1063/1.1721448
Рецензия
Для цитирования:
Бурков А.А., Коневцов Л.А., Быцура А.Ю. Осаждение металлокерамического покрытия Ti–ZrB2 на титановый сплав Ti–6Al–4V методом электроискрового легирования с применением нелокализованного электрода. Вопросы материаловедения. 2025;(3(123)):69-79. https://doi.org/10.22349/1994-6716-2025-123-3-69-79
For citation:
Burkov A.A., Konevtsov L.A., Bytsura A.Yu. Deposition of metal-ceramic Ti–ZrB2 coating on titanium alloy Ti–6Al–4V by electrospark alloying method using a non-localized electrode. Voprosy Materialovedeniya. 2025;(3(123)):69-79. (In Russ.) https://doi.org/10.22349/1994-6716-2025-123-3-69-79
Просмотров:
1
Послать статью по эл. почте 