WWW.RU.I-DOCX.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Электронные документы
 

«СИНТЕЗ АМОРФНЫХ ЭЛЕКТРОИСКРОВЫХ ПОКРЫТИЙ В СРЕДЕ ГРАНУЛ А.А. Бурков1 1Институт материаловедения Хабаровского НЦ ДВО РАН E-mail: burkovalex Получены электроискровые покрытия ...»

СИНТЕЗ АМОРФНЫХ ЭЛЕКТРОИСКРОВЫХ ПОКРЫТИЙ В СРЕДЕ ГРАНУЛ

А.А. Бурков1

1Институт материаловедения Хабаровского НЦ ДВО РАН

E-mail: burkovalex@mail.ruАннотация

Получены электроискровые покрытия из FeWMoCrBC металлических стекол на стальной подложке, которая помещалась в контейнер, заполненный частицами отдельных компонентов. Исследования рентгеновской дифрактографии показали преобладание аморфной фазы в составе покрытий. Показано, что ее доля увеличивается с ростом времени приработки гранул до 100-150 мин. Предлагаемый метод открывает возможности для автоматизации процесса осаждения электроискровых покрытий из металлических стекол, а также простого варьирования их состава путем изменения состава смеси гранул.

Аморфные металлические сплавы, также известные как металлические стекла (МС), представляют собой особый вид материала без кристаллической структуры. Они обладают превосходными свойствами, такими как высокая твердость, устойчивость к коррозии и повышенная износостойкость [1,2] по сравнению с кристаллическими металлами и сплавами. МС имеют множество применений из-за широкого спектра уникальных свойств. Так МС устойчивы к радиации [3], обладает антисептической эффективностью из-за наличия Cu или Ag в их составе, каталитической активностью из за содержания благородных металлов, а также без них [4], отличной биосовместимостью [5] и т.д.

МС на основе железа особенно привлекательны из-за высокой твердости, превосходной устойчивости к коррозии, хорошей износостойкости, отличных магнитно-мягких свойств, но и из-за их низкой стоимости. В связи с активным нуль-валентным железом (Fe0) такие МС могут быть использованы в качестве фотохимических катализаторов для очистки сточных вод от биологически не разлагаемых загрязнителей, таких как бензол, хлорированные растворители, фенол, пестициды и толуол.



Для создания аморфного состояния в МС на основе железа необходимо достичь скоростей охлаждения материала порядка 103-104 К/с [6]. Скорости охлаждения материала в зоне воздействия низковольтных электрических разрядов (ЭР) между металлическими электродами достигают порядка 105 - 107 К/с [7]. На явлении электрической эрозии материала под действием ЭР, основана технология нанесения покрытий, именуемая электроискровым легированием (ЭИЛ). В условиях многократного воздействия ЭР материал анода переносится на катод и образует покрытие. Благодаря конвективному перемешиванию катодного и анодного материала в процессе ЭИЛ, такие покрытия обладают высокой адгезией к металлической подложке. В работе [8], эффект высоких скоростей охлаждения материала при ЭИЛ был использован для создания аморфных покрытий.

Ранее, для автоматизации процесса ЭИЛ, нами была предложена схема нанесения покрытий в гранулах, которые выполняют функцию рабочего электрода (анода) из осаждаемого материала [9.10]. Такая схема обеспечивает многоточечный контакт дисперсного материала со всеми сторонами подложки, и поэтому разряды могут развиваться в нескольких местах одновременно. Замена металлического стержня на крупные частицы не меняет физической сущности процессов при электроискровом воздействии, и поэтому модифицированный поверхностный слой на катоде формируется по аналогичному механизму «плавление-перенос-перемешивание-кристаллизация».

Поэтому цель данной работы: проверка возможности изготовления покрытий из Fe-W-Mo-Cr-C-B металлических стекол на стальной подложке в процессе электроискрового осаждения в гранулах, состоящих из кристаллических материалов отдельных компонентов: Fe, Mo; и сплавов: W+3%Fe Cr3C2+20%Fe, B4C+40%Fe, синтезированных методом традиционной порошковой металлургии.





Необходимость синтеза двухкомпонентных железосодержащих сплавов обусловлена рядом причин: во-первых, высокой температурой плавления отдельных компонентов, таких как W, Cr3C2, B4C, что делает невозможным синтез электродных материалов с достаточной прочностью методом традиционной порошковой металлургии; во-вторых, требованием высокой электропроводности электродных материалов. При этом карбиды хрома и бора были взяты не только в качестве источников Cr и B, но также и углерода. Использование чистого углерода в виде графита невозможно по причине его низкой прочности. Наличие двух карбидов позволяет варьировать количество углерода без привязки к содержанию хрома или бора.

Состав смеси гранул и прогнозируемый состав поверхности гранул после приработки приведены в таблице 1.

Схема установки изображена на рис. 1. Подложка из стали 35, которая имела форму цилиндра диаметром 12 мм и высотой 10 мм, помещалась в металлический контейнер, заполненный гранулами металлов и сплавов (Табл. 1) размером 3,5±0,5 мм. Контейнер высотой 50 мм, диаметром 35 мм и толщиной стенки 2 мм был изготовлен из стали 45. Он подсоединялся к двигателю и устанавливался под углом 45о. Для снижения окисления поверхности образцов в рабочий объем контейнера из баллона подавался защитный газ – аргон. Образец, на который необходимо было нанести покрытие, закреплялся на тонкий стальной стержень подключенный к отрицательному выводу генератора импульсов и подвешивался к двигателю, вращающему катод в противоположную контейнеру сторону. Положительный вывод генератора присоединялся к контейнеру.

Таблица 1. Состав смеси гранул для осаждения покрытий из металлических стекол.

Плотность, г/мл  Сплав Масса гранул, г

Состав шихты, ат.%FeCrW MoB C

5.30 Cr3C2 + 10%Fe 68.95 0.16 1.32 0.00 0.00 0.00 0.88

2.80 B4C + 40% Fe22.40 0.41 0.00 0.00 0.00 0.81 0.20

15.50 W + 3%Fe 108.50  0.03 0.00 0.68 0.00 0.00 0.00

9.93 Mo39.72 0.00 0.00 0.00 0.43 0.00 0.00

7.33 Fe51.31 0.57 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

Количество вещества всех компонентов, Моль  1.16 1.32 0.68 0.43 0.81 1.08

Ожидаемый состав поверхности гранул после полной приработки, ат.%21.15 24.14 12.44 7.78 14.71 19.77

Рис. 1. Схема установки для осаждения покрытий из металлических стекол в гранулах.

Рис. 2. Рентгеновские дифрактограммы покрытий на подложках из стали 35 с ростом времени приработки гранул.

Время осаждения покрытия на одну подложку составляло 25 минут, при этом гранулы не заменялись и не очищались. В процессе электроискровой обработки состав поверхности гранул выравнивался за счет обмена материалом между гранулами и подложкой и перемешиванием в ходе многократного воздействия разрядов. Рисунок 2 показывает, что с ростом времени использования гранул доля аморфной фазы на поверхности подложек увеличивалась за счет гомогенизации состава поверхности гранул.

На рисунке 3 приведена термограмма продуктов эрозии при электроискровом осаждении покрытия из металлического стекла после 150 мин. приработки гранул. На рисунке присутствуют два широких максимума, причем второй максимум имеет заметное плечо со стороны меньших температур. Максимумы частично перекрываются, что указывает на практически одновременное образование нескольких кристаллических фаз. По данным ДTA было установлено, что температура стеклования Tg составляет около 650 К, температура начала кристаллизации Тх ~890 К.

Рис. 2. Термограмма FeWMoCrBC металлического стекла

Таким образом была показана принципиальная возможность получения FeWMoCrBC металлических стекол в виде покрытий на стали 35 путем электроискрового осаждения в среде кристаллических гранул из отдельных компонентов.

Л И Т Е Р А Т У Р А

Zhang H., Hu Y., Hou G., An Y., Liu G. The effect of high-velocity oxy-fuel spraying parameters on microstructure, corrosion and wear resistance of Fe-based metallic glass coatings // Journal of Non-Crystalline Solids. – 2014. Vol. 406. – P.37–44.

Inoue A., Wang Z., Louzguine-Luzgin D.V., Han Y., Kong F.L., Shalaan E., Al-Marzouki F. Effect of high-order multicomponent on formation and properties of Zr-based bulk glassy alloys // Journal of Alloys and Compounds. – 2015. – Vol. 638. – P.197–203.

Zhang H., Mei X., Zhang X., Li X., Wang Y., Sun J., Wang Y. H+ -induced irradiation damage resistance in Fe- and Ni-based metallic glass // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B. – 2016. Vol. 375. – P.79–86.

Yang J., Bian X., Bai Y., Lv X., P. Wang. Rapid organism degradation function of Fe-based alloys in high concentration wastewater // Journal of Non-Crystalline Solids. – 2012. - Vol. – 358. - P. 2571–2574.

Li S., Wei Q., Li Q., Jiang B., Chen Y.,. Sun Y. Development of Fe-based bulk metallic glasses as potential biomaterials // Materials Science and Engineering C. - 2015. –Vol. 52. P.235–241.

Liu L., Zhang C. Fe-based amorphous coatings: Structures and properties // Thin Solid Films. - 2014. –Vol. 561. – P.70–86.

Li Q.H., Yue T.M., Guo Z.N., Lin X.. Microstructure and Corrosion Properties of AlCoCrFeNi High Entropy Alloy Coatings Deposited on AISI 1045 Steel by the Electrospark Process // Metallurgical and materials transactions A. – 2013. - Vol. 44A. - P.1767 – 1778.

Hasanabadi M. F., Ghaini F. M., Ebrahimnia M., Shahverdi H.R.. Production of amorphous and nanocrystalline iron based coatings by electro-spark deposition process // Surface & Coatings Technology. - 2015. – Vol. 270. – P.95–101.

Бурков А.А., Пячин С.А., Метлицкая Л.П., Пугачевский М.А. Использование гранул WC–Co сплава для нанесения электроискровых покрытий // Упрочняющие технологии и покрытия. - 2013. - № 5. - С.16-21.

Burkov A.A., Pyachin S.A. Formation of WC-Co coating by a novel technique of electrospark granules deposition // Materials and Design. - 2015. - Vol. 80. P.109-115.

Похожие работы:

«Районный конкурс исследовательских работ и проектов "За страницами ученика 2016" Моделирование биоритмов человека в среде табличного процессора Исследовательская работа по предмету "Информатика и ИКТ" Выполнила:Аксючиц Алина, ученица 6 класса, МОУ "Гуранская СОШ"Руководитель: Савченко Мария Владимировна, учител...»

«Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение "Средняя общеобразовательная школа № 1 г Людиново" Утверждено Приказ директора № 260 от 28 08.2017 г. Согласовано Заместитель директора по УВР _...»

«Министерство образования и науки, молодежи Республики Крым Малая Академия наук школьников Крыма "Искатель" Кировский районный филиал Отделение: химии и биологии Секция: зоология, ботаника    ВЛИЯНИЕ МУЗЫКИ НА ЖИВЫЕ ОРГАНИЗМЫРаботу выполнила: Нечаева Анастасия Сергеевна, КДЧ учащаяся 10-...»

«Замена на 6 ноября (понедельник ) 2017г. Группа Пара Предмет Аудитория ЛП-17-1 1 География В 311 ЛП-17-2 3 Биология В 304 ТМ-17-1 3 Нет АД-17-2 1 ОБЖ ( Щербинин) А 302 УК-17-1 2 ОБЖ ( Щербинин) А 302 АП-17-1 2 ОБЖ ( Рыжов) А 11...»

«Утверждаю Заведующий МБДОУ д/с №2 "Ромашка" Н.Н.Пинаева ""2017 г. План мероприятий МБДОУ центра развития ребенка – детского сада №2 "Ромашка" Данковского муниципального района Липецкой области...»

«Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение "Шегарская средняя общеобразовательная школа №2" 636131 Томская область, Шегарский район, село Мельниково, улица Садовая 28...»

«Класс_7_ Дата проведения_2015 г. Тема урока: Виды соцветий.Цели:1. Познакомить учащихся с соцветиями растений, рассмотреть их строение, показать их биологическое значение в жизни растений. 2.  Развитие умений работать с рисунками и таблицей, выявлять сходство и различие, анализировать, обобщать и делать выво...»

«Беззубка (или перловица) и мидия. Места их обитания. Особенности строения. Передвижение. Питание. Дыхание. Размножение. Роль в биоценозах и практическое значение. Цель:   Расширить представления о типе моллюсков; познакомить с особенностями строения и ж...»








 
2017 www.ru.i-docx.ru - «Бесплатная электронная библиотека - электронные документы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.