ТЕРМОДИНАМІЧНЕ МОДЕЛЮВАННЯ ФОРМУВАННЯ БАГАТОКОМПОНЕНТНИХ ТИТАНОВИХ ПОКРИТТІВ В УМОВАХ СВС
DOI:
https://doi.org/10.31319/2519-8106.1(50)2024.305933Ключові слова:
титанові покриття, , порошкові суміші, , термодинамічне моделювання, оптимізація складу, зносостійкість, фазовий складАнотація
Дане дослідження спрямоване на моделювання термодинамічних процесів отримання хромованих покриттів з використанням саморозповсюджувального високотемпературного синтезу (СВС). У роботі розглянуті кінетичні закономірності хімічних процесів, а також вплив температури та дифузійних факторів на хімічні реакції у газовій фазі. Представлено методику оптимізації складу порошкових сумішей для отримання покриттів із підвищеною зносостійкістю. Проведено аналіз складу газової фази продуктів реакцій СВС-системи шляхом термодинамічного моделювання, що дозволило детально розглянути механізми формування покриттів на металевих поверхнях. Дослідження включало математичне моделювання, факторний аналіз та експериментальні методи, що включали рентгеноструктурний та металографічний аналізи. Визначено оптимальні співвідношення легуючих елементів (хрому, титану, алюмінію) для формування стійких покриттів на сталі. Проведено аналіз фазового складу та мікроструктури отриманих покриттів. Залежно від хімічного складу підкладки, в при поверхневій зоні можливе утворення карбідів (Cr, Fe)23C6 или (Cr, Fe)7C3, легований титаном, нижче розташований Fe2Ti, Cr2Ti, α-твердий розчин Ti та Cr у α-залізі; на сталі 45 — (Cr,Fe)23C6, легований титаном, α-твердий розчин хрому в залізі з включеннями Cr2Ti. Дослідження показали, що покриття, отримані у системі СВС, мають вищу зносостійкість порівняно з покриттями, отриманими в ізотермічних умовах. Висновки роботи свідчать про переваги використання системи СВС для поліпшення якості та тривалості служби отриманих покриттів.
Посилання
Luzan, S.O., & Sitnikov, P.A. (2022). Self-propagating high-temperature synthesis: state, problems, and development prospects. Scientific notes of V.I. Vernadsky Taurida National University. Series: Technical Sciences, 33(72), 17-23.
Sereda, B., Sereda, D., Gaydaenko, A., & Kruglyak, I. (2019). Obtaining surface coatings providing protection against extreme conditions of coke production. MS and T 2019 - Materials Science and Technology, 1318–1323.
Lutsak, D.L., Kril, Y.A., & Pylypchenko, O.V. (2015). Application of self-propagating high-temperature synthesis in technologies of applying wear-resistant coatings. Exploration and Development of Oil and Gas Fields, 2(55), 43–50.
Onyshchuk, O.O., & Rud, V.D. (2013). Structure and tribological characteristics of tribotechnical materials TiFe-xC obtained by self-propagating high-temperature synthesis. Physics and Chemistry of Materials Treatment, 3, 123–127.
Onyshchuk, O.O. (2017). Optimization of component compositions for high-temperature synthesis of materials for tribological purposes. Bulletin of the National University of Hydrogen Economy and Environmental Management, 1(77), 137–147.
Hu, B., Xu, S., Wang, R.Z., Liu, H., Han, L., Zhang, Z., & Li, H. (2019). Investigation on advanced heat pump systems with improved energy efficiency. Energy Conversion and Management, 192, 161-170.
Sereda, B.P., Sereda, D.B., & Onyshchenko, A.N. (2012). Thermodynamic analysis of reactions during the application of protective coatings on carbon materials under SHS conditions. Metallurgy. Collection of Scientific Works of ZGIA, 2(27), 96-101.
Arseniev, V.M., & Sharapov, S.O. (2022). Methods of thermodynamic analysis of thermomechanical systems: basics of theory, examples, and tasks. Sumy: Sumy State University.
Sereda, B.P., Cherneta, O.G., & Sereda, D.B. (2016). Mathematical modeling of obtaining wear-resistant coatings using the technology of self-propagating high-temperature synthesis. Prospective Technologies and Devices, 8(1), 94-102.
Sereda, B., Sereda, D., Gaydaenko, A., & Kruglyak, I. (2019). Obtaining surface coatings providing protection against extreme conditions of coke production. MS and T 2019 - Materials Science and Technology, 1318–1323.
Лузан С.О., Ситников П.А. Самопоширюваний високотемпературний синтез: стан, проблеми та перспективи розвитку / Вчені записки ТНУ імені В.І. Вернадського. Серія: Технічні науки, Том 33 (72) № 6, 2022, с. 17-23
Sereda, B., Sereda, D., Gaydaenko, A., Kruglyak, I. Obtaining surface coatings providing protec-tion against extreme conditions of coke production. MS and T 2019 - Materials Science and Tech-nology, 2019. P. 1318–1323.
Луцак Д.Л., Криль Я.А., Пилипченко О.В. Застосування самопоширюваного високотемпера-турного синтезу в технологіях нанесення зносостійких покриттів. Розвідка та розробка нафтових і газових родовищ. 2015. № 2 (55). С. 43–50.
Онищук О.О., Рудь В.Д. Структура та трибологічні характеристики триботехнічних матеріалів TiFe-хС, отриманих самопоширюваним високотемпературним синтезом. Фізико-хімічна механіка матеріалів. 2013. № 3. С. 123–127.
Онищук О.О. Оптимізація складу компонентів для високотемпературного синтезу матеріалів трибологічного призначення. Вісник Національного університету водневого господарства та природокористування. 2017. № 1 (77). С. 137–147.
Hu B., Xu S., Wang R.Z., Liu H., Han L., Zhang Z., Li H. Investigation on advanced heat pump systems with improved energy efficiency. Energy Conversion and Management, 2019, 192, 161-170.
Середа Б.П. Термодинамический анализ реакций при наненсении защитных покрытий на углеродные материалы в условиях СВС / Б.П. Середа, Д.Б. Середа, А.Н. Онищенко та ін. // Металлургия. Сб. Научных трудов ЗГИА. Запорожье: ЗГИА. 2012. № 2(27). С. 96–101
Арсеньєв В.М., Шарапов С.О. Методи термодинамічного аналізу термомеханічних систем: основи теорії, приклади та завдання: навчальний посібник. Суми: Сумський державний університет, 2022. 322 с.
Середа Б.П., Середа Д.Б., Чернета О.Г. Математическое моделирование получения износо-стойких покрытий с использованием технологии самораспространяющегося высокотемпера-турного синтеза. Перспективные технологии и приборы. Луцк: Луцкий НТУ. 2016. № 8(1). С. 94–102
Sereda B., Sereda D., Gaydaenko A., Kruglyak I. Obtaining surface coatings providing protection against extreme conditions of coke production. MS and T 2019 - Materials Science and Technology, 2019, 1318–1323.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
a. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
b. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
c. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
