Preview

Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЗМА ОКИСЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ FEALCR/AL2O3, ПОЛУЧЕННЫХ ДЕТОНАЦИОННЫМ НАПЫЛЕНИЕМ

https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-1-67-75

Полный текст:

Аннотация

Исследована стойкость к окислению покрытий, полученных детонационным напылением композиционного порошка FeAlCr/Al2O3, изготовленного методом механоактивируемого  самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (MAСВС) с использованием  алюминотермических реакций восстановления оксидов. Порошок имеет достаточно однородную композиционную структуру, состоящую из легированного хромом  упорядоченного B2–FeAl и мелких включений α-Cr2O3 и α-Al2O3. У детонационных  покрытий, напыленных на основу из нержавеющей стали, наблюдалась типичная слоистая  структура без трещин и отслоений. Толщина покрытий составляла 250–300 мкм,  микротвердость находилась в пределах 5,9–6,1 ГПа. Покрытия из синтезированного  порошка в основном наследуют его структуру и фазовый состав, хотя в процессе напыления происходит некоторое окисление алюминия и хрома. Изучены особенности циклического и изотермического окисления полученных покрытий в воздушной атмосфере в диапазоне  температур 900–1000 °С. Установлено, что стойкость к окислению детонационных покрытий из синтезированного порошка в результате окисления на воздухе при температуре 950 °C в  течение 48 ч близка к стойкости к окислению покрытий, полученных из порошка FeAl– FexAly с содержанием алюминия 45 мас.%. В то же время коэффициент температурного  линейного расширения (КТЛР) покрытий FeAlCr/Al2O3 ближе к КТЛР материала основы, а их  сопротивление ползучести выше, чем у него, за счет присутствия тонких включений  тугоплавких оксидов. Предполагается, что α-Cr, Cr2O3 и множество мелких включений  оксида алюминия, присутствующих в синтезированном порошке и формирующихся в  процессе напыления, ускоряют образование защитной пленки, подавляя зарождение и рост  гематита на ранних стадиях окисления при температурах до 950 °С.

Об авторах

П. А. Витязь
Президиум НАН Беларуси
Беларусь

академик, докт. техн. наук, проф., рук-ль аппарата НАН Беларуси

220072, Беларусь, г. Минск, пр. Независимости, 66



Т. Л. Талако
Институт порошковой металлургии
Беларусь

докт. техн. наук, гл. науч. сотр. Института порошковой металлургии

220005, Беларусь, г. Минск, ул. Платонова, 41



А. И. Лецко
Институт порошковой металлургии
Беларусь

канд. техн. наук, доцент, зав. лабораторией «Новые материалы и технологии» Института порошковой металлургии



Н. М. Парницкий
Институт порошковой металлургии
Беларусь

канд. техн. наук, доцент, зав. лабораторией «Новые материалы и технологии» Института порошковой металлургии



М. С. Яковлева
Институт проблем материаловедения им. И.М. Францевича НАН Украины
Украина

науч. сотр. Института проблем материаловедения

03680, Украина, г. Киев, ул. Кржижановского, 3



Список литературы

1. Stoloff N.S. Iron aluminides: present status and future. Mater. Sci. Eng. A. 1998. Vol. 258. P. 1—14.

2. Kang B.S.J., Cisloiu R. Evaluation of fracture behaviour of iron aluminides. Theor. Appl. Fracture Mech. 2006. Vol. 45. P. 25—40.

3. Kuc D., Niewielski G., Jablonska M., Bednarczyk I. Deformability and recrystallization of Fe —Al intermetallic phase — base alloy. JAMME. 2007. Vol. 20. P. 143—146.

4. Sikka V.K., Welsch G., Desai P.D. Oxidation and corrosion of intermetallic alloys. West Lafayette, Indiana: Metal Information Analysis Centre, 1996.

5. Stott F.H., Grabke H.J., Schutze M. Oxidation-sulphidation of iron aluminides. Oxidation of Intermetallics. Weinheim: Wiley-VCH, 1997.

6. Klower J., Grabke H.J., Schutze M. High temperature corrosion behaviour of iron aluminides and iron aluminium- chromium alloys. Oxidation of intermetallics. Weinheim: Wiley-VCH, 1997.

7. Morris D.G., Muñoz-Morris M.A., Chao J. Development of high strength, high ductility and high creep resistant iron aluminide. Intermetallics. 2004. Vol. 12. P. 821—826.

8. Tortorelli P.F., DeVan J.H., Goodwin G.M., Howell M. Elevated temperature coatings. Science and technology. Warrendale, PA: TMS, 1995.

9. Pint B.A., Tortorelli P.F., Wright I.G. Oxidation of intermetallics. N.Y.: Wiley, 1996.

10. Subramanian R. Iron-aluminide-Al2O3 composites by in situ displacement reactions: processing and mechanical properties. Mater. Sci. Eng. A. 1998. Vol. 254. P. 119— 128.

11. Grabke H.J., Schütze M. Oxidation of intermetallics. N.Y.: Wiley, 2007.

12. Tortorelli P.F., DeVan J.H. Compositional influences of the high temperature corrosion resistance of iron aluminides, in processing, properties, and applications of iron aluminides. Warrendale, PA: The Minerals, Metals and Materials Society, 1994.

13. DeVan J.H. Oxidation behaviour of Fe3Al and derived alloys. Oxidation of high temperature intermetallics. Warrendale: TMS, 1989.

14. Halfa H. Oxidation behavior of Fe3Al–5Cr–(0, 0.5, 1.5)Ti alloys at temperature ranges from 800 °С to 1200 °С. JMMCE. 2010. Vol. 9. P. 775—786.

15. Doychak J., Smialek J.L., Barrett C.A. Oxidation of high temperature intermetallics. Warrendale, PA: The Minerals, Metals and Materials Society, 1989.

16. Smialek J.L., Doychak J., Gaydosh D.J. Oxidation behavior of FeAl + Hf, Zr, B. Oxid. Met. 1990. Vol. 34. P. 259—270.

17. Zhenyu Liu, Gao Wei. Effects of chromium on the oxidation performance of β-FeAlCr coatings. Oxid. Met. 2000. Vol. 54. P. 189—209.

18. Gang Ji, Elkedim O., Grosdidier T. Deposition and corrosion resistance of HVOF sprayed nanocrystalline iron aluminide coatings. Surf. Coat. Technol. 2005. Vol. 190. P. 406—416.

19. Guilemany J.M., Lima C.R.C., Cinca N., Miguel J.R. Studies of Fe—40Al coatings obtained by high velocity oxy-fuel. Surf. Coat. Tech. 2006. Vol. 201. P. 2072—2079.

20. Guilemany J.М., Cinca N. High-temperature oxidation of Fe—40A1 coatings obtained by HVOF thermal spray. Inter metallics. 2007. Vol. 15. P. 1384—1394.

21. Guilemany J.M., Cinca N., Dosta S., Cano I.G. FeAl and NbAl3 intermetallic-HVOF coatings: Structure and properties. J. Therm. Spray Technol. 2009. Vol. 18. P. 536—545.

22. Senderowski C., Bojar Z. Gas detonation spray forming of Fe—Al coatings in the presence of interlayer. Surf. Coat. Technol. 2008. Vol. 202. P. 3538—3548.

23. Senderowski C., Bojar Z., Wołczyński W., Pawłowski A. Microstructure characterization of D-gun sprayed Fe— Al intermetallic coatings. Intermetallics. 2010. Vol. 18. P. 1405—1409.

24. Vityaz P.A., Letsko A.I., Talako T.L., Parnitsky N.M. Chromium alloyed FeAl-based powder for oxidation resistant coatings. Euro PM2015 Proceedings. 2015. Paper 3213202 (6p).

25. Витязь П.А., Лецко А.И., Талако Т.Л., Парницкий Н.М. Влияние структурного состояния хрома на стойкость к окислению композиционного порошка на основе алюминида железа, упрочненного включениями Al2O3. Порошковая металлургия: Республ. межвед. сб. науч. тр. Минск: Изд. дом «Беларуская наука», 2014. Вып. 37. С. 167—173; Vityaz P.A., Letsko A.I., Talako T.L., Parnitsky N.M. Vliyanie strukturnogo sostoyaniya khroma na stoikost’ k okisleniyu kompozitsionnogo poroshka na osnove alyuminida zheleza, uprochnennogo vklyucheniyami Al2O3. In: Poroshkovaya metallurgiya: Sbornik nauchnykh trudov [Effect of structural condition on chrome oxidation resistance of the composite powders based iron aluminide reinforced Al2O3 inclusions In: Powder metallurgy: Collection of proceedings]. Minsk: Izd. dom «Belaruskaya nauka», 2014. No. 37. P. 167—173.

26. Талако Т.Л., Беляев А.В., Ильющенко А.Ф., Лецко А.И. Порошковый материал на основе моноалюминида железа и способ его получения: Пат. 6545 (РБ). 2004; Talako T.L., Belyaev A.V., Ilyushchenko A.F., Letsko A.I. Poroshkovyi material na osnove monoalyuminida zheleza i sposob ego polucheniya [Powder material based on iron monoaluminide and method of its production]: Pat. 6545 (RB). 2004.

27. Лецко А.И., Талако Т.Л., Реутенок Ю.А., Парницкий Н.М. Состав шихты композиционного порошка FeAl(Cr)/ Al2O3: Пат. 19172 (РБ). 2015; Letsko A.I., Talako T.L., Reutenok Yu.A., Parnitsky N.M. Sostav shikhty kompozitsionnogo poroshka FeAl(Cr)/Al2O3 [Charge mixture composition for composite powder FeAl(Cr)/Al2O3]: Pat. 19172 (RB). 2015.

28. Grabke H.G. Oxidation of NiAl and FeAl. Intermetallics. 1999. Vol. 7. P. 1153 —1158.

29. Левашов Е.А. Физико-химические и технологические основы самораспространяющегося высокотемпературного синтеза. М.: БИНОМ, 1999; Levashov E.A. Fiziko-khimicheskie i tekhnologicheskie osnovy samorasprostranyayushchegosya vysokotemperaturnogo sinteza [Physicochemical and technological foundations of self-propagating high-temperature synthesis]. Mosсow: BINOM, 1999.

30. Szczucka-Lasota B., Formanek B., Szymanski K., Bierska B. Oxidation of thermally sprayed coatings with FeAl intermetallic matrix. In: Proc of 12th Int. Sci. Conf. «Achievements in materials and manufacturing engineering». 2004. P. 901—904.


Для цитирования:


Витязь П.А., Талако Т.Л., Лецко А.И., Парницкий Н.М., Яковлева М.С. ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И МЕХАНИЗМА ОКИСЛЕНИЯ ПОКРЫТИЙ FEALCR/AL2O3, ПОЛУЧЕННЫХ ДЕТОНАЦИОННЫМ НАПЫЛЕНИЕМ. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2018;(1):67-75. https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-1-67-75

For citation:


Vityaz P.A., Talako T.L., Letsko A.I., Parnitsky N.M., Yakovleva M.S. INVESTIGATION OF THE STRUCTURE AND OXIDATION MECHANISM OF FEALCR/AL2O3 DETONATION SPRAYED COATINGS. Izvestiya vuzov. Poroshkovaya metallurgiya i funktsional’nye pokrytiya. 2018;(1):67-75. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1997-308X-2018-1-67-75

Просмотров: 228


ISSN 1997-308X (Print)
ISSN 2412-8767 (Online)