Повышение жаростойкости титанового сплава ВТ20 путем формирования композиционных электроискровых Ti3Al+Al/Al2O3 покрытий

А.А. Бурков1
1Институт материаловедения ХНЦ ДВО РАН, ул. Тихоокеанская 153, 680042, Хабаровск, Россия
Аннотация
Путем комбинирования алюминиевого и титанового электродов, в процессе электроискровой обработки титанового сплава ВТ20, было получено покрытие на основе интерметаллида Ti3Al. Синтез алюминида Ti3Al протекал при жидкофазном взаимодействии титана и алюминия под воздействием низковольтных электрических разрядов. С целью повышения жаростойкости полученной композиции, дополнительно наносился тонкий барьерный слой из алюминия или оксида алюминия. Для электроискрового осаждения оксида алюминия применялся составной электрод в виде алюминиевой трубочки заполненной мелкодисперсным порошком Al2O3. Исследована кинетика привеса катода. Приведены данные рентгенофазового анализа полученных покрытий. Толщина слоев составляла от 30 до 70 мкм. Шероховатость покрытий по критерию Ra находилась в пределах 2,2 – 3,5 мкм. Была изучена кинетика изотермического окисления полученных образцов и непокрытого сплава ВТ20 при температуре 1073 К в среде воздуха. Было показано, что жаростойкость образца с покрытием на основе Ti3Al почти в два раза выше по сравнению с исходным сплавом. Осаждение дополнительного барьерного слоя из окиси алюминия поверх покрытия на основе Ti3Al привело к снижению скорости высокотемпературной газовой коррозии сплава ВТ20 почти в четыре раза. Данные рентгенофазового анализа исследуемых образцов после испытания на жаростойкость показали, что в процессе высокотемпературной экспозиции поверхность образца с покрытием из Ti3Al окисляется до рутила и оксида алюминия. В составе образца с дополнительным слоем из Al2O3 продуктов окисления титана не обнаружено. Это свидетельствует о превосходных защитных свойствах нанесенного барьерного слоя.
Получена: 24 апреля 2015   Исправлена: 28 октября 2015   Принята: 30 октября 2015
Просмотры: 96   Загрузки: 28
Ссылки
1.
J. Unnam, R.N. Shenoy, R.K. Clark. Oxid. Met. 26, 231 –252 (1986), Doi:10.1007/BF00659186.
2.
S.V. Popova, S.A. Muboyadzhyan, S.A. Budinovskiy.Letters on materials 5 (1), 39 – 43 (2015). (in Russian)[С.В. Попова, С.А. Мубояджян, С.А. Будиновский.Письма о материалах. 5 (1), 39 – 43 (2015).]
3.
W. Li, S. Zhu, C. Wang, M. Chen, M. Shen, F. Wang.Corros. Sci. 74, 367 – 378 (2013).
4.
Y. Sun, J. Chen, F. Ma, K. Ameyama, W. Xiao, C. Ma.Mater. Charact. 102, 165 – 172 (2015).
5.
J. Grüters, M.C. Galetz. Intermetallics. 60, 19 – 27 (2015).
6.
S.A. Pyachin, T.B. Ershova, A.A. Burkov, N.M. Vlasova,V.S. Komarova. Izvestia Vuzov. Tsvetnaya Metallurgia(Proc. Higher Schools. Non-ferrous Metallurgy). 1, 55– 61 (2015). (in Russian) [С.А. Пячин, Т.Б. Ершова,А.А. Бурков, Н.М. Власова, В.С. Комарова. Известиявузов. Порошковая металлургия и функциональныепокрытия, 1, 55 – 61 (2015).]
7.
M. Shen, S. Zhu, F. Wang. Corros. Sci. 91, 341 – 351(2015).
8.
N.I. Jamnapara, S. Frangini, J. Alphonsa, N.L. Chauhan,S. Mukherjee. Surf. Coat. Technol. 266, 146 – 150 (2015).
9.
I.D. Utu, G.Marginean, I.Hulka, V. A. Serban, D.Cristea.Int. J. Refract. Met. Hard Mater. 51, 118 – 123 (2015).
10.
Y. Xu, Q. Miao, W. Liang, X. Yu, Q. Jiang, Z. Zhang, B.Ren, Z. Yao // Mater. Charact. 101, 122 – 129 (2015).
11.
S. Durdu, S. L. Aktuğ, K. Korkmaz. Surf. Coat. Technol.236, 303 – 308 (2013).
12.
A.A. Burkov, S.A. Pyachin. J. Mater. Eng. Perform. 23(6),2034 – 2042, Doi:10.1007/s11665-014-0974-z.
13.
S.A. Pyachin, A.A. Burkov, V.S. Komarova. J. Surf.Investig-X-RA. 7(3) 515 – 522 (2013), Doi: 10.1134/S1027451013030336.
14.
A.D. Verhoturov, L.A. Konevtsov, I.A. Podchernyaeva,A.D. Panasyuk, V.M. Panashenko, P.S. Gordienko, E.S.Panin. Perspectivnie materiali. 3, 72 – 80 (2007). (inRussian)[А.Д. Верхотуров, Л.А. Коневцов, И.А.Подчерняева, А.Д. Панасюк, В.М. Панашенко, П.С.Гордиенко, Е.С. Панин. Перспективные материалы. 3,72 – 80 (2007).]
15.
Q.H. Li, T.M. Yue, Z.N. Guo, and X. Lin. Metall. Mater.Trans. A, 44A, 1767 – 1778 (2013).
16.
E.I. Zamulaeva, E.A. Levashov, A.E. Kudryashov, P.V.Vakaev, M.I. Petrzhik. Surf. Coat. Technol. 202, 3715 –3722 (2008).
17.
A.V. Ribalko, O. Sahin. Surf. Coat. Technol. 201, 1724 –1730 (2006).
Цитирования
1.
Пячин С.А., Бурков А.А., Власова Н.М., Кириченко Е.А., Мокрицкий Б.Я., Зайкова Е.Р., Ученые записки Комсомольского-на-Амуре государственного технического университета 1(1 (29)), 49-55 (2017).
2.
Бурков А.А., Пячин С.А., Ершова Т.Б., Власова Н.М., Кириченко Е.А., Зайкова Е.Р., Фундаментальные проблемы современного материаловедения 14(2), 159-164 (2017).