ТЕРМОДИНАМІЧНИЙ АНАЛІЗ ФАЗОВИХ ПЕРЕТВОРЕНЬ У ЗАХИСНИХ ПОКРИТТЯХ ОТРИМАНИХ З ВИКОРИСТАННЯМ ФУНКЦІОНАЛЬНО-АКТИВНИХ ШИХТ

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.31319/2519-8106.2(51)2024.317973

Ключові слова:

вуглець-вуглецеві композиційні матеріали, захисні покриття, функціонально активні шихти, жаростійкість, синтез, термодинамічне моделювання, хіміко-термічна обробка

Анотація

Дослідження спрямоване на створення захисних покриттів для вуглець-вуглецевих композиційних матеріалів (ВВКМ) з використанням функціонально активних шихт (ФАШ), синтезованих у нестаціонарних температурних умовах. Основним завданням є оптимізація складу порошкових сумішей, легованих титаном, з метою підвищення жаростійкості робочої поверхні матеріалів. У процесі роботи проведено аналіз різних методів нанесення захисних покриттів, зокрема хіміко-термічних обробок та насичення з рідкої фази, для визначення їх особливостей взаємодії з матрицею ВВКМ та впливу на механічні властивості матеріалу. Окрім класичних підходів, особлива увага приділена дослідженню методу насичення поверхні твердою фазою в активному газовому середовищі із застосуванням ФАШ, сформованих у нестаціонарних температурних умовах. Ця технологія демонструє високу ефективність завдяки можливості отримання якісних захисних шарів, скорочення тривалості обробки та забезпечення роботи при підвищених температурах. Дослідження зосереджені на вивченні хімічних процесів взаємодії між покриттям і основою, зокрема на утворенні карбідних фаз, які відіграють ключову роль у забезпеченні термостійкості покриттів.

Експериментальна частина роботи включає розрахуємо склад насичуємої ФАШ для проведення процесу хромоалюмотитанування  для системи Cr-Al-Ti. Для розрахунків рівноважного складу продуктів системи було проведено термодинамічний аналіз можливих реакцій для діапазону температур 400—1600 К, який показав, що продукти розкладання активаторів реагують із окісною плівкою на алюмінії, до початку реакції відновлення, з утворенням газоподібних з'єднань. У процесі легування титаном формуються захисні покриття, що складаються з карбідної фази TiC, а також міжметалідів Al2Cr3, CrAl2 і TiAl. Покриття має чітко виражену двозонну структуру: внутрішня зона насичена карбідом титану, тоді як зовнішня зона утворюється за рахунок легуючих елементів, присутніх у складі ФАШ.

Посилання

Sereda, B., Belokon, Y., Belokon, K., Kruglyak, I., & Sereda, D. (2019). Modeling of the processes of obtaining porous materials under SHS conditions. Materials Science and Technology, 1331–1335.

Aftandilyants, Ye. H., Zazymko, O. V., & Lopatmo, K. H. (2013). Materialoznavstvo: pidruchnyk [Materials Science: Textbook]. Kherson: OLDI-plus; Kyiv: Lira-K.

Voevodin, V. N., Zmyi, V. I., & Rudenky, S. G. (2017). High-temperature heat-resistant coatings for the protection of refractory metals and their alloys: A review. Powder Metallurgy, (3–4), 100–117.

Trefilova, N. V. (2014). Analysis of modern methods for applying protective coatings. Modern High Technologies, (10), 67.

Sereda, B. P., Bannykov, L. P., Nesterenko, S. V., Kruglyak, I. V., Haidaienko, O. S., & Sereda, D. B. (2019). Surface hardening of materials operating under complex exposure to aggressive substances: Monograph. Kamianske: Dniprovsk State Technical University.

Potapov, A. M. (2015). Prospects for the use of carbon-carbon composite materials based on viscose carbon fibers for rocket and space applications. Atomic Science and Technology Issues, (5), 152–156.

Azhazha, V. M., Gurin, I. V., Gurin, V. A., & Neklyudov, I. M. (2009). Carbon-carbon composites: Preprint. Kharkiv: NSC KhFTI.

Savulyak, V. I., & Shenfeld, V. Y. (2016). Surfacing of high-carbon wear-resistant coatings: Monograph. Vinnytsia: VNTU.

Savulyak, V. I., & Shenfeld, V. Y. (2016). Naplavlennia vysokovuhletsevykh znosiostiikykh pokryttiv: Monohrafiia. Vinnytsia: VNTU.

Sereda, B., Belokon, Y., Belokon, K., Kruglyak, I., Sereda, D. Modeling of the processes of obtaining porous materials under SHS conditions. // Materials Science and Technology. – 2019. – С. 1331–1335.

Афтанділянц Є. Г., Зазимко О. В., Лопатьмо К. Г. Матеріалознавство: підручник. – Херсон: ОЛДІ-плюс; Київ: Ліра-К, 2013. – 612 с.

Voevodin, V.N., Zmyi, V.I., Rudenky, S.G. High-temperature heat-resistant coatings for the protection of refractory metals and their alloys (review). // Powder Metallurgy. – 2017. – № 03(04). – С. 100–117.

Trefilova, N. V. Analysis of modern methods for applying protective coatings. // Modern High Technologies. – 2014. – № 10. – С. 67.

Середа Б. П., Банніков Л. П., Нестеренко С. В., Кругляк І. В., Гайдаєнко О. С., Середа Д. Б. Поверхневе зміцнення матеріалів, працюючих в умовах комплексного впливу агресивних речовин: монографія. – Кам'янське: Дніпровський державний технічний університет, 2019. – 170 с.

Потапов А. М. Перспективы использования углерод-углеродных композиционных материалов на основе вискозных углеродных волокон для потребностей ракетно-космической техники. // Вопросы атомной науки и техники. – 2015. – № 5. – С. 152–156.

Ажажа В. М., Гурин І. В., Гурин В. А., Неклюдов І. М. Углерод-углеродные композиты: препринт. – Харків: ННЦ ХФТИ, 2009. – 22 с.

Хижняк В. Г., Лоскутова Т. В., Дегула А. І., Лесечко Д. В., Лєскова В. Д. Захисні покриття за участю титану і хрому на сталях та твердих сплавах. // Проблеми тертя та зношування: Наук.-техн. зб. – Київ: Вид-во НАУ «НАУ-друк», 2010. – Вип. 52. – С. 199–203.

Savulyak, V. I., Shenfeld, V. Y. Surfacing of high-carbon wear-resistant coatings: monograph. – Vinnytsia: VNTU, 2016.

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-12-24

Номер

№ 2(51) (2024)

Розділ

Статті

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).