Микроплазменное напыление металлокерамических покрытий на основе механосинтезированных композиционных порошков Ti/HfB2

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

В работе представлены результаты по напылению металлокерамических покрытий с использованием композиционных порошков титан/диборид гафния. Композиционные порошки синтезировались методом высокоэнергетического механосинтеза. В качестве исходных компонентов использовали порошок титана марки ПТОМ-1 в качестве матричного и порошок диборида гафния как армирующий. У композиционных порошков были исследованы морфология и фракционный состав. При исследовании морфологии было выявлено, что с увеличением содержания армирующего компонента в смеси для механосинтеза возрастает количество внедренных частиц диборида гафния на поверхности порошка титана. Определение фракционного состава показало, что максимальная объемная доля частиц находится в диапазоне 7–10% и соответствует размеру 10–60 мкм. На основе покрытий, сформированных в результате напыления, были изготовлены поперечные микрошлифы, у которых было определено значение микротвердости. РЭМ-изображения показали, что с увеличением содержания диборида гафния в исходных смесях возрастает его количество в напыляемых покрытиях. На всех исследуемых микрошлифах покрытие плотно прилегает к материалу подложки, сквозные поры отсутствуют. При увеличении содержания диборида гафния от 10 до 60 мас. % пропорционально растет микротвердость При 60 мас. % диборида гафния в композиционном порошке Ti/HfB2 зарегистрировано максимальное значение микротвердости 1076 HV.

Full Text

Restricted Access

About the authors

М. Е. Гошкодеря

НИЦ “Курчатовский институт” – ЦНИИ КМ “Прометей”

Author for correspondence.
Email: mail@crism.ru
Russian Federation, Шпалерная ул., 49, 191015 Санкт-Петербург

Т. И. Бобкова

НИЦ “Курчатовский институт” – ЦНИИ КМ “Прометей”

Email: mail@crism.ru
Russian Federation, Шпалерная ул., 49, 191015 Санкт-Петербург

Н. А. Сердюк

НИЦ “Курчатовский институт” – ЦНИИ КМ “Прометей”

Email: mail@crism.ru
Russian Federation, Шпалерная ул., 49, 191015 Санкт-Петербург

А. А. Каширина

НИЦ “Курчатовский институт” – ЦНИИ КМ “Прометей”

Email: mail@crism.ru
Russian Federation, Шпалерная ул., 49, 191015 Санкт-Петербург

М. В. Старицын

НИЦ “Курчатовский институт” – ЦНИИ КМ “Прометей”

Email: mail@crism.ru
Russian Federation, Шпалерная ул., 49, 191015 Санкт-Петербург

М. В. Хроменков

НИЦ “Курчатовский институт” – ЦНИИ КМ “Прометей”

Email: mail@crism.ru
Russian Federation, Шпалерная ул., 49, 191015 Санкт-Петербург

References

  1. Ляшенко Б.А., Подчерняева И.А., Коневцов Л.А. и др. Материалогия покрытий титановых сплавов методами физикохимии и электро-искрового легирования. Хабаровск: Изд-во Тихоокеан. гос. ун-та, 2019. 413 с.
  2. Илларионов А.Г., Попов А.А. Технологические и эксплуатационные свойства титановых сплавов: учебное пособие. Екатеринбург: Изд-во Урал. ун-та, 2014. 137 с.
  3. Ковенский И.М., Поветкин В.В. Металловедение покрытий. Учебник для вузов. М.: СП Интермет Инжиниринг, 1999. 296 с.
  4. Кудрявцев А.С., Карасев Э.А., Молчанова Н.Ф. Титан для гражданского судостроения // Технология легких сплавов. 2010. № 1. С. 85–91.
  5. Спектор Ю.Е., Еромасов Р.Г. Технология нанесения и свойства покрытий. Красноярск: Сибирский федеральный университет, 2008. 271 с.
  6. Иванцов А.Е., Рожкова Г.А. Бориды. Методическое указание. Казань: Казан. гос. технол. ун-т, 2006. 19 с.
  7. Zhao W., Xu D., Chen Y., Cheng J., You C., Wang X., Dong S., Tao Q., Zhu P. Surface Modification towards Integral Bulk Catalysts of Transition Metal Borides for Hydrogen Evolution Reaction // Catalysts. 2022. V. 12. № 2. P.222–234.
  8. Nisar A., Balani K. Phase and Microstructural Correlation of Spark Plasma Sintered HfB2-ZrB2 Based Ultra-High Temperature Ceramic Composites // Coatings. 2017. V. 7. № 8. P. 110. https://doi.org/10.3390/coatings7080110
  9. Zapata-Solvas E. Mechanical Properties of ZrB2-and HfB2-based Ultra-High Temperature Ceramics Fabricated by Spark Plasma Sintering // J. Eur. Ceram. Soc. 2013. V. 33. № 7. P. 1373–1386. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2012.12.009
  10. Потанин А.Ю., Погожев Ю.С., Рупасов С.И., Швындина Н.В., Левашов Е.А. Получение СВС-керамики HfB2-SiC для высокотемпературных областей применения // Новые материалы и технологии: порошковая металлургия, композиционные материалы, защитные покрытия, сварка. Матер. 14-й Междунар. науч.-техн. конф., посвященной 60-летию порошковой металлургии Беларуси. Минск: Белорусская наука, 2020. С. 409–414.
  11. Jayaraman S. HfB2 and Hf–B–N Hard Coatings by Chemical Vapor Deposition // Surf. Coat. Technol. 2006. V. 200. № 22-23. P. 6629-6633. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.11.040
  12. Ren X. Ultra‐High‐Temperature Ceramic HfB2‐SiC Coating for Oxidation Protection of SiC‐coated Carbon/Carbon Composites // Int. J. Appl. Ceram. Technol. 2015. V. 12. № 3. P. 560-567. https://doi.org/10.1111/ijac.12241
  13. Zhou L. High Temperature Oxidation and Ablation Behaviors of HfB2-SiC/SiC Coatings for Carbon/Carbon Composites Fabricated by Dipping-Carbonization Assisted Pack Cementation // J. Mater. Sci. Technol. 2022. V. 111. P. 88–98. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2021.08.092
  14. Zhang P. Microstructure Evolution of In-Situ SiC-HfB2-Si Ternary Coating and Its Corrosion Behaviors at Ultra-High Temperatures // J. Eur. Ceram. Soc. 2021. V. 41. № 13. P. 6223–6237. https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.05.058
  15. Гошкодеря М.Е., Бобкова Т.И., Старицын М.В. Исследование процесса синтеза и свойств полученных металломатричных композиционных порошков системы Ti/TiB2 // Вопросы материаловедения. 2021. № 2 (106). С. 66–73.
  16. Гошкодеря М.Е., Бобкова Т.И., Богданов С.П., Каширина А.А., Хроменков М.В. Использование йодотранспортного синтеза композиционного порошка и напыление функциональных покрытий системы Ti/HfB2 микроплазменным методом // Матер. 15-й междунар. науч.-техн. конф., посвященной 50-летию основания государственного научного учреждения “Институт порошковой металлургии имени академика О.В. Романа”. Минск. 2022. С. 165-170.
  17. Гошкодеря М.Е., Бобкова Т.И., Богданов С.П., Каширина А.А., Хроменков М.В., Сердюк Н.А. Йодотранспортный метод синтеза композиционного порошка для напыления функциональных покрытий системы Ti/HfB2 микроплазменным методом // IX Всерос. молодежный науч. форум с международным участием “Open Science” 2022, Гатчина. 2022. 128 с.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. Morphology of the initial powders

Download (519KB)
3. Fig. 2. Differential particle size distribution of titanium powder

Download (16KB)
4. Fig. 3. Differential particle size distribution of hafnium diboride powder

Download (21KB)
5. Fig. 4. Diffraction patterns of the initial powders

Download (143KB)
6. Fig. 5. Micrographs of Ti/HfB2 composite powder with HfB2 content (wt.%): a – 10, б – 20, в – 30, г – 40, д – 50, e – 60.

Download (1MB)
7. Fig. 6. Typical SEM image of a Ti/HfB2 composite particle

Download (335KB)
8. Fig. 7. Differential size distribution of Ti-hafnium diboride composite powder

Download (37KB)
9. Fig. 8. Micrographs of Ti/HfB2 composite coatings with HfB2 content (wt.%): a – 10, б – 20, в – 30, г – 40, д – 50, e – 60

Download (1MB)

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences