Электроискровое нанесение порошка карбида вольфрама на титановый сплав Ti6Al4V

А.А. Бурков, М.А. Кулик, В.О. Крутикова показать трудоустройства и электронную почту
Получена 14 февраля 2021; Принята 26 марта 2021;
Цитирование: А.А. Бурков, М.А. Кулик, В.О. Крутикова. Электроискровое нанесение порошка карбида вольфрама на титановый сплав Ti6Al4V. Письма о материалах. 2021. Т.11. №2. С.175-180
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2021-2-175-180

Аннотация

Структура покрытий, полученных электроискровой обработкой титанового сплава Ti6Al4V в смеси титановых гранул и порошка карбида вольфрама, представлена скоплениями частиц WC в титановой матрице. Скопления WC сформировались в результате попадания в область разряда крупных агломератов частиц порошка карбида вольфрама.Титановые сплавы привлекают внимание исследователей и инженеров из‑за уникального сочетания высокой удельной прочности, коррозионной устойчивости и биосовместимости, однако они характеризуются высоким износом. Поэтому изучение новых методов создания защитных покрытий на титане представляется актуальным. Смесь титановых гранул с порошком карбида вольфрама была использована для приготовления покрытий на титановом сплаве Ti6Al4V методом электроискровой обработки в гранулах. Были приготовлены три смеси гранул с содержанием карбида вольфрама 2.1, 4.1 и 6.0 об.%. По данным рентгенофазового анализа установлено, что в составе покрытий наблюдались фазы: WC, W2C, W, αTi и β-(W, Ti)C1−x. Карбиды W2C, (W, Ti)C1−x и металлический вольфрам образовались в результате декарбидизации WC при его взаимодействии с расплавленным титаном в условиях электрического разряда. В микроструктуре покрытий наблюдались крупные включения карбида вольфрама, окруженные металлической Ti-W-C связкой. Согласно данным энергодисперсионного анализа концентрации вольфрама и углерода снижались при сканировании от поверхностных слоев покрытия к подложке. Средние значения микротвердости покрытий возрастали с 7.9 до 9.2 ГПа c увеличением концентрации порошка WC в смеси гранул. Средние значения коэффициентов трения покрытий находились в пределах 0.33 – 0.48, что на 35 ± 3 % ниже, чем у сплава Ti6Al4V. Испытания на износ в режиме сухого трения при нагрузках 25 и 70 Н, показали, что интенсивность изнашивания покрытий находилась в пределах от 0.38 ×10−5 до 1.68 ×10−5 мм3 / Нм. Лучшую износостойкость при различных нагрузках продемонстрировали покрытия, осажденные с добавлением 4.1 об.% WC, которые позволяют повысить износостойкость сплава Ti6Al4V до 18 раз. Таким образом, показана перспективность электроискрового нанесения металлокерамических покрытий с повышенными механическими свойствами на титановый сплав используя порошок карбида вольфрама в смеси с титановыми гранулами.

Ссылки (25)

1. F. Weng, C. Chen, H. Yu. Mater. Des. 58, 412 (2014). Crossref
2. M. A. Cuddihy, A. Stapleton, S. Williams, F. P. E. Dunne. Inter. J. Fatigue. 97, 177 (2017). Crossref
3. B. Ganesh, W. Sha, N. Ramanaiah, A. Krishnaiah. Mater. Des. 56, 480 (2014). Crossref
4. X. Li, B. Tang, J. Pan, D. Liu, Z. Xu. J. Mater. Sci. Technol. 19, 291 (2003).
5. H. Liu, X. Zhang, Y. Jiang, R. Zhou. J. Alloys Compd. 670, 268 (2016). Crossref
6. M. Erfanmanesh, H. Abdollah-Pour, H. Mohammadian-Semnani, R. Shoja-Razavi. Ceramics International. 44, 12805 (2018). Crossref
7. L.-J. Yang, S.-P. Wang, P. Wang, H. Li, H.-Y. Yang, Y.-S. Ye, Z.-X. Li. J. Iron Steel Res. Int. 27, 228 (2020). Crossref
8. W. Pang, H. C. Man, T. M. Yue. Mater. Sci. Eng. A. 390, 144 (2005). Crossref
9. M. S. Mahdipoor, F. Tarasi, C. Moreau, A. Dolatabadi, M. Medraj. Wear. 330 - 331, 338 (2015). Crossref
10. H. Guo, Z. Tian, Y. Huang, H. Yang. J. Rus. Laser Res. 36 (1), 48 (2015). Crossref
11. O. N. Сelik. Appl. Surf. Sci. 274, 334 (2013). Crossref
12. R. J. Wang, Y. Y. Qian, J. Liu. Appl. Surf. Sci. 228, 405 (2004). Crossref
13. V. V. Mikhailov, A. E. Gitlevich, A. I. Mikhailyuk, A. D. Verkhoturov, A. V. Belyakov, L. A. Konevtsov. Surface Engineering and Applied Electrochemistry. 49 (5), 373 (2013). Crossref
14. A. A. Burkov, M. A. Kulik. Letters on Materials. 9 (2), 243 (2019). (in Russian) [А. А. Бурков, М. А. Кулик. Письма о материалах. 9 (2), 243 (2019).]. Crossref
15. A. A. Burkov, P. G. Chigrin. Surf. Coat. Technol. 351, 68 (2018). Crossref
16. O. P. Umanskyi, M. S. Storozhenko, V. B. Tarelnyk, O. Y. Koval, Y. V. Gubin, N. V. Tarelnyk, T. V. Kurinna. Powder Metallurgy and Metal Ceramics. 59, 57 (2020). Crossref
17. J. Lin, Y. Hao, L. Luo, M. Zhao, Q. Xu, X. Zan, X. Zhu, Y. Wu. J. Alloys Compd. 732, 871 (2018). Crossref
18. K. A. Kuptsov, A. N. Sheveyko, E. I. Zamulaeva, D. A. Sidorenko, D. V. Shtansky. Mater. Des. 167, 107645 (2019). Crossref
19. J. Jung, S. Kang. Scripta Mater. 56, 561 (2007). Crossref
20. M. Salmaliyan, F. Malek Ghaeni, M. Ebrahimnia. Surf. Coat. Technol. 321, 81 (2017). Crossref
21. G. X. Chen, Z. R. Zhou, P. Kapsa, L. Vincent. Wear. 253, 411 (2002). Crossref
22. Y. Liu, Z. Zheng, C. Yang, D. Zhu, W. Chen. Tribol. Lett. 65, 39 (2017). Crossref
23. F. H. Stott, M. P. Jordan. Wear. 250 - 251, 391 (2001). Crossref
24. M. X. Wei, S. Q. Wang, L. Wang, X. H. Cui. Tribol. Trans. 54, 840 (2011). Crossref
25. A. A. Burkov. Letters on Materials. 5 (20), 371 (2015). (in Russian) [А. А. Бурков. Письма о материалах. 5 (20), 371 (2015).]. Crossref

Другие статьи на эту тему