powderИзвестия вузов. Порошковая металлургия и функциональные покрытияPowder Metallurgy аnd Functional Coatings (Izvestiya Vuzov. Poroshkovaya Metallurgiya i Funktsional'nye Pokrytiya)1997-308X2412-8767НИТУ "МИСИС"10.17073/1997-308X-2016-1-51-59powder-181Research ArticleНаноструктурированные материалы и функциональные покрытияNanostructured Materials and Functional CoatingsТрансформация химического и фазового составов слоистых покрытий систем Al–Ni и Al–Ni–Сr после высокотемпературных нагревовTransformation of chemical and phase composition of the Al–Ni and Al–Ni–Cr laminated coatings after high-temperature heatingШморгунВ. Г.ShmorgunV. G.

докт. техн. наук, профессор кафедры материаловедения и композиционных материалов,

400005, г. Волгоград, пр-т Ленина, 28

Dr. Sci. (Tech.), prof., Department of materials science and composite materials (MS&CM),  

400005, Volgograd, Lenin avenue, 28

vgshmorgun@mail.ruБогдановА. И.BogdanovA. I.

канд. техн. наук, ст. препод. кафедры материаловедения и композиционных материалов,

400005, г. Волгоград, пр-т Ленина, 28

Cand. Sci. (Tech.), senior lecturer, Department of MS&CM,

400005, Volgograd, Lenin avenue, 28

bogarty@mail.ruТаубеА. О.TaubeA. O.

аспирант, мл. науч. сотр. кафедры материаловедения и композиционных материалов,

400005, г. Волгоград, пр-т Ленина, 28

postgraduate student, junior researcher, Department of MS&CM,

400005, Volgograd, Lenin avenue, 28

alekstaube@yandex.ruСеровА. Г.SerovA. G.

магистрант кафедры материаловедения и композиционных материалов,

400005, г. Волгоград, пр-т Ленина, 28

undergraduate student, Department of MS&CM,

400005, Volgograd, Lenin avenue, 28

serov@ftkm.ruВолгоградский государственный технический университет (ВолгГТУ)РоссияVolgograd State Technical University (VSTU)Russian Federation201629032016015159Copyright © Шморгун В.Г., Богданов А.И., Таубе А.О., Серов А.Г., 20162016Шморгун В.Г., Богданов А.И., Таубе А.О., Серов А.Г.Shmorgun V.G., Bogdanov A.I., Taube A.O., Serov A.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://powder.misis.ru/jour/article/view/181

Исследована трансформация структуры, фазового и химического составов покрытий систем Al–Ni и Al–Ni–Cr, полученных путем диффузионного взаимодействия при термообработке сваренных взрывом слоистых композитов 12Х1МФ+НП2+АД1 и 12Х1МФ+Х20Н80+АД1. Установлено, что с увеличением времени выдержки при температуре 1100 °С происходит выравнивание химического состава в поверхностной части покрытия, сопровождающееся ростом содержания никеля и снижением доли алюминия. Показано, что диффузионное перераспределение алюминия по толщине покрытия в процессе температурного воздействия в системе Al–Ni–Cr происходит медленнее, чем в бинарной системе Al–Ni.

The study covers transformation of the structure, phase and chemical composition in the Al–Ni and Al–Ni–Cr coatings obtained by the diffusion interaction under the heat treatment of the impact bonded 12Kh1MF+NP2+AD1 and 12Kh1MF+Kh20N80+AD1 laminated composites. It was found that increasing the hold time at 1100 °C leads to the stabilization of chemical composition in the surface coating accompanied by the increase of nickel and decrease of aluminium proportion. It was shown that redistribution of aluminium within the diffusion coating during the temperature impact is slower in the Al–Ni–Cr system than in the binary Al–Ni system.

сварка взрывомслоистый композиционный материалзащитное покрытиедиффузияалюминиды никеляфазовый и химический составыimpact bondinglaminated composite materialprotective coatingdiffusionnickel aluminidesphase and chemical compositionsРоссийский научный фонд, МинобрнаукиReferencesXiang Z.D., Zeng D., Zhu C.Y., Wu D.J., Datta P.K. A phenomenological model for lifetime design of Ni2Al3/Ni hybrid coating formed on creep resistant ferritic steels // J. Mater. Sci. 2011. Vol. 47. Iss. 1. P. 257—266.Xiang Z.D., Zeng D., Zhu C.Y., Wu D.J., Datta P.K. A phenomenological model for lifetime design of Ni2Al3/Ni hybrid coating formed on creep resistant ferritic steels. J. Mater. Sci. 2011. Vol. 47. Iss. 1. P. 257—266.Xiang Z.D., Zeng D., Zhu C.Y., Datta P.K. Degradation kinetics at 650 °C and lifetime prediction of Ni2Al3/Ni hybrid coating for protection against high temperature oxidation of creep resistant ferritic steels // Corros. Sci. 2011. Vol. 53. P. 3426—3434.Xiang Z.D., Zeng D., Zhu C.Y., Datta P.K. Degradation kinetics at 650 °C and lifetime prediction of Ni2Al3/Ni hybrid coating for protection against high temperature oxidation of creep resistant ferritic steels. Corros. Sci. 2011. Vol. 53. P. 3426—3434.Xiang Z.D., Zeng D., Zhu C.Y., Rose S.R., Datta P.K. Steam oxidation resistance of Ni-aluminide/Fe-aluminide duplex coatings formed on creep resistant ferritic steels by low temperature pack cementation process // Corros. Sci. 2011. Vol. 53. P. 496—502.Xiang Z.D., Zeng D., Zhu C.Y., Rose S.R., Datta P.K. Steam oxidation resistance of Ni-aluminide/Fe-aluminide duplex coatings formed on creep resistant ferritic steels by low temperature pack cementation process. Corros. Sci. 2011. Vol. 53. P. 496—502.Wang J., Wu D.J., Zhu C.Y. Thermal stability enhancement of hybrid Ni2Al3/Ni coatings on creep resistant ferritic steels by a mechanism of thermodynamically constrained interdiffusion // Surf. Coat. Technol. 2013. Vol. 232. P. 489—496.Wang J., Wu D.J., Zhu C.Y. Thermal stability enhancement of hybrid Ni2Al3/Ni coatings on creep resistant ferritic steels by a mechanism of thermodynamically constrained interdiffusion. Surf. Coat. Technol. 2013. Vol. 232. P. 489—496.Susan D.F., Marder A.R. Ni—Al composite coatings: diffusion analysis and coating lifetime estimation // Acta Mater. 2001. Vol. 49. P. 1153—1163.Susan D.F., Marder A.R. Ni—Al composite coatings: diffusion analysis and coating lifetime estimation. Acta Mater. 2001. Vol. 49. P. 1153—1163.Коломыцев П.Т. Высокотемпературные защитные покрытия для никелевых сплавов: Науч. изд. М.: Металлургия, 1991.Kolomytsev P.Т. Vysokotemperaturnye zashchitnye pokrytiya dlya nikelevykh splavov [High-temperature protective coatings for nickel alloys]. Moscow: Metallurgiya, 1991.Шморгун В.Г., Богданов А.И., Таубе А.О. Комплексная технология получения покрытий из алюминидов никеля на поверхности стальных изделий // Изв. вузов. Чер. металлургия. 2014. No. 5. C. 64—65.Shmorgun V.G., Bogdanov A.I., Taube A.O. Kompleksnaya tekhnologiya polucheniya pokrytii iz alyuminidov nikelya na poverkhnosti stal’nykh izdelii [Complex technology for producing nickel aluminide coating on the surface of steel parts]. Izvestiya vuzov. Chernaya metallurgiya. 2014. No. 5. P. 64—65.Shmorgun V.G., Trykov Yu.P., Slautin O.V., Metelkin V.V., Bogdanov A.I. The kinetics of diffusion processes in the nickel-aluminum composition// Russ. J. Non-Ferr. Met. 2009. Vol. 50. No. 3. P. 286—289.Shmorgun V.G., Trykov Yu.P., Slautin O.V., Metelkin V.V., Bogdanov A.I. The kinetics of diffusion processes in the nickel-aluminum composition. Russ. J. Non-Ferr. Met. 2009. Vol. 50. No. 3. P. 286—289.Shmorgun V.G., Taube A.O., Krohalev A.V. Investigation of the phase composition of the diffusion zone in the Al—Ni—Cr composite material // Appl. Mech. Mater. 2015. Vol. 698. P. 430—433.Shmorgun V.G., Taube A.O., Krohalev A.V. Investigation of the phase composition of the diffusion zone in the Al—Ni—Cr composite material. Appl. Mech. Mater. 2015. Vol. 698. P. 430—433.Shmorgun V.G., Bogdanov A.I., Trunov M.D., Taube A.O. Investigation on thermal stress-strain state in multilayered composites during nickel aluminide coatings formation // WSEAS Trans. Appl. Theoret. Mech. 2015. Vol. 10. P. 180—186.Shmorgun V.G., Bogdanov A.I., Trunov M.D., Taube A.O. Investigation on thermal stress-strain state in multilayered composites during nickel aluminide coatings formation. WSEAS Trans. Appl. Theoret. Mech. 2015. Vol. 10. P. 180—186.Okamoto H. Al—Ni (aluminum-nickel) // J. Phase Equilib. Diffus. 2004. Vol. 25. No. 4. P. 394—396.Okamoto H. Al—Ni (aluminum-nickel). J. Phase Equilib. Diffus. 2004. Vol. 25. No. 4. P. 394—396.Kablov E.N., Muboyadzhyan S.A. Heat resistant coatings for the high pressure turbine blades of promising GTEs // Russ. Metall. (Metally). 2012. Vol. 2012. No. 1. P. 1—7.Kablov E.N., Muboyadzhyan S.A. Heat resistant coatings for the high pressure turbine blades of promising GTEs. Russ. Metall. (Metally). 2012. Vol. 2012. No. 1. P. 1—7.Kuznetsov V.P., Lesnikov V.P., Moroz E.V., Konakova I.P., Khadyev M.S. Structure and phase composition of complex refractory coating and of the reaction zone of interaction with single-crystal alloy ZHS36-VI after high-temperature holds // Met. Sci. Heat Treat. 2013. Vol. 55. No. 3-4. P. 203—208.Kuznetsov V.P., Lesnikov V.P., Moroz E.V., Konakova I.P., Khadyev M.S. Structure and phase composition of complex refractory coating and of the reaction zone of interaction with single-crystal alloy ZHS36-VI after high-temperature holds. Met. Sci. Heat Treat. 2013. Vol. 55. No. 3-4. P. 203—208.Muboyadzhyan S.A., Galoyan A.G. Diffusion aluminide coatings for protecting the surface of the internal space of single-crystal turbine blades made of rhenium- and rhenium-ruthenium-containing high-temperature alloys: Pt. II // Russ. Metall. (Metally). Vol. 2013. No. 3. P. 198—205.Muboyadzhyan S.A., Galoyan A.G. Diffusion aluminide coatings for protecting the surface of the internal space of single—crystal turbine blades made of rhenium- and rhenium- ruthenium-containing high-temperature alloys: Pt. II. Russ. Metall. (Metally). Vol. 2013. No. 3. P. 198—205.Desai V. Materials for high-temperature protection // J. Mater. Eng. Perform. 2006. Vol. 58. No. 1. P. 15—16.Desai V. Materials for high-temperature protection. J. Mater. Eng. Perform. 2006. Vol. 58. No. 1. P. 15—16.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.