Создание и изучение износостойкости аморфных электроискровых покрытий из сплава FeWMoCrBC

А.А. Бурков1, С.А. Пячин1, А.В. Зайцев1, Е.А. Кириченко1, М.А. Теслина1, Н.А. Сюй1
1Институт материаловедения Хабаровского НЦ ДВО РАН, ул. Тихоокеанская 153, 680042, Хабаровск, Россия
Аннотация
Работа посвящена изучению возможности создания аморфного состояния в металлических материалах в процессе электроискрового воздействия. Методом порошковой металлургии получены FeWMoCrBC сплавы двух различных составов, которые использованы в качестве анодных материалов для нанесения покрытий на подожки из стали 35 методом электроискрового легирования. Изучена кинетика изменения масс электродов в процессе осаждения покрытий. Установлено, что при использовании электрода из FeWMoCrBC сплава с более высоким содержанием железа привес катода выше за счет лучший адгезии к стальной подложке. Толщина созданных покрытий составляет около 40 мкм. По данным рентгеновской дифрактометрии покрытия обладают структурой, аналогичной металлическим стеклам. На основе результатов дифференциальной сканирующей калориметрии определено, что материал покрытий начинает кристаллизоваться в процессе нагрева при температурах свыше 781-786оС. После отжига при температуре 1200 оС в электроискровых покрытиях наблюдаются карбиды железа, вольфрама и бора; бориды железа, молибдена и вольфрама; а также хром и вольфрам как отдельные фазы. Шероховатость покрытий по критерию Ra была относительно высокой - около 7 мкм. Испытания стойкости покрытий из металлических FeWMoCrBC стекол к микроабразивному износу, а также сухому трению об абразивный диск из карбида кремния, показали, что износостойкость аморфных электроискровых покрытий выше износостойкости стали 35 в 2-3 раза. В целом, не смотря на существенные различия в составе электродных материалов, полученные покрытия из металлических стекол обладали приблизительно одинаковыми трибологическими характеристиками.
Получена: 13 марта 2016   Исправлена: 24 июля 2016   Принята: 25 июля 2016
Просмотры: 79   Загрузки: 39
Ссылки
1.
A. Gilewicz, B. Warcholinski. Surf. Coat. Technol. 279, 126 – 133 (2015).
2.
Z. W. Xie, L. P. Wang, X. F. Wang, L. Huang, Y. Lu, J. C. Yan..Surf. Coat. Technol. 206 1293 – 1298 (2011).
3.
Minghui Chen, Wenbo Li, MingliShen, Shenglong Zhu, Fuhui Wang Glass — ceramic coatings on titanium alloys for high temperature oxidation protection: Oxidation kinetics and microstructure Corrosion Science 74 (2013) 178 – 186.
4.
Y. Wang, J. Xiong, J. Yan, H. Fan, J. Wang Oxidation resistance and corrosion behavior of hot-dip aluminized coatings on commercial-purity titanium Surface & Coatings Technology 206 (2011) 1277 – 1282.
5.
Han Zhang, Yong Hu, GuoliangHou, Yulong An, Guang Liu The effect of high-velocity oxy-fuel spraying parameters onmicrostructure, corrosion and wear resistance of Fe-based metallic glass coatings // Journal of Non-Crystalline Solids 406 (2014) 37 – 44.
6.
A. Inoue, Z. Wang, D. V. Louzguine-Luzgin, Y. Han, F. L. Kong, E. Shalaan, F. Al-Marzouki Effect of high-order multicomponent on formation and properties of Zr-based bulk glassy alloys Journal of Alloys and Compounds 638 (2015) 197 – 203.
7.
A. Inoue, Acta Mater. 48 (2000) 279.
8.
L. Liu, C. Zhang Fe-based amorphous coatings: Structures and properties // Thin Solid Films 561 (2014) 70 – 86.
9.
W.‑H. Liu, F.‑S. Shieu, W.‑T. Hsiao Enhancement of wear and corrosion resistance of iron-based hard coatings deposited by high-velocity oxygen fuel (HVOF) thermal spraying // Surface & Coatings Technology 249 (2014) 24 – 41.
10.
А. А. Бурков. Повышение жаростойкости титанового сплава ВТ20 путем формирования композиционных электроискровых Ti3Al+Al / Al2O3 покрытий. Письма о материалах. 2015. Т.5. № 4. С.371 – 375.
11.
C. Li, W. Chen, Q. Jiang, L. Wang, D. Luo. Corrosion resistance of Ti-based metallic glass coating in concentrated nitric acid Materials Chemistry and Physics, 2014, V. 143, P. 900 – 903.
12.
Xiang Hong, Yefa Tan, Chunhua Zhou, Ting Xu, Zhongwei Zhang Microstructure and tribological properties of Zr-based amorphous-nanocrystalline coatings deposited on the surface of titanium alloys by Electrospark Deposition. Applied Surface Science, Volume 356, 30 November 2015, Pages 1244 – 1251
13.
R. N. Johnson, Electrospark deposition: principles and applications, in: Proceedings of the Society of Vacuum Coaters 45th Annual Technical Conference, Lake Buena, Vista, FL, USA, 2002.
14.
Q. H. LI, T. M. YUE, Z. N. GUO, and X. LIN. Microstructure and Corrosion Properties of Al Co Cr Fe Ni High Entropy Alloy Coatings Deposited on AISI 1045 Steel by the Electrospark Process // Metallurgical and materials transactions A, 2013, V. 44A, P. 1767 – 1778.
15.
M. Fakoori Hasanabadi, F. Malek Ghaini, M. Ebrahimnia, H. R. Shahverdi Production of amorphous and nanocrystalline iron based coatings by electro-spark deposition process Surface and Coatings Technology 2015, Vol. 270, P. 95 – 101.
16.
A. A. Burkov, S. A. Pyachin, A. V. Zaytsev, Influence of Carbon Content of WC – Co Electrode Materials on the Wear Resistance of Electrospark Coatings, Journal of Surface Engineered Materials and Advanced Technology, Vol. 2 No. 2, 2012, pp. 65 – 70.
17.
A. V. Ribalko, O. Sahin A modern representation of the behaviour of electrospark alloying of steel by hard alloy. Surface and Coatings Technology 2006, Vol. 201, P. 1724 – 1730.