Везде

ОХНММеталлы Russian Metallurgy

  • ISSN (Print) 0869-5733
  • ISSN (Online) 3034-5391

СТРУКТУРА И СВОЙСТВА ПОКРЫТИЙ СИСТЕМЫ Ti-TiB, ПОЛУЧЕННЫХ МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОИСКРОВОЙ ОБРАБОТКИ ТИТАНОВОГО СПЛАВА Ti6Al4V

Вы можете
Код статьи
S30345391S0869573325046068-1
DOI
10.7868/S3034539125046068
Тип публикации
Статья
Статус публикации
Опубликовано
Авторы
Бурков А.А.
  • Аффилиация: Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (ХФНЦ ДВО РАН), Институт материаловедения ДВО РАН, обособленное подразделение ХФНЦ ДВО РАН
Быцура А.Ю.
  • Аффилиация: Хабаровский Федеральный исследовательский центр Дальневосточного отделения Российской академии наук (ХФНЦ ДВО РАН), Институт материаловедения ДВО РАН, обособленное подразделение ХФНЦ ДВО РАН
Том/ Выпуск
Том / Номер выпуска 4
Страницы
60-68
Аннотация
Приготовлены покрытия системы Ti-TiB методом электроискровой обработки титанового сплава Ti6Al4V. Для нанесения использовался нелокализованный электрод, состоящий из смеси титановых гранул с порошком диборида титана (3, 6 и 9 об. %). Средние значения увеличения массы образца (привеса) за 10 мин обработки составили от 1,6 до 3,8 мг/см. Все покрытия имели металлокерамическую структуру, представленную матрицей α-Ti с включениями частиц исходного диборида титана и продуктов перекристаллизации (TiB и TiB). Средние значения микротвердости покрытий изменялись в диапазоне от 13,28 до 16,81 ГПа, что выше в 3,4–4,3 раза, чем у титанового сплава без покрытия. Испытание на циклическую жаростойкость, проведенное при температуре 900 °С в течение 100 ч, показало, что итоговый привес образцов был на 7–23% ниже, чем у титанового сплава Ti6Al4V. Наибольшее содержание диборида титана отмечено в покрытии, полученном с добавкой 6 об. % порошка TiB. Применение покрытия данного состава позволяет повысить износостойкость деталей из титанового сплава в 1,3 и 107,9 раза при нагрузках 25 и 70 Н соответственно.
Ключевые слова
диборид титана сплав Ti6Al4V электроискровое легирование жаростойкость твердость износ
Дата публикации
25.07.2025
Год выхода
2025
Всего подписок
0
Всего просмотров
24

Библиография

  1. 1. Bhattacharya, A. Nano-scale microstructure damage by neutron irradiations in a novel Boron-11 enriched TiB2 ultra-high temperature ceramic / A. Bhattacharya [et al.] // Acta Materialia. 2019. V.165. P.26–39. https:// doi.org/10.1016/j.actamat.2018.11.030
  2. 2. Tan, D.W. Wear behavior and mechanism of TiB2based ceramic inserts in high-speed cutting of Ti6Al4V alloy / D.W. Tan [et al.] // Ceram. Intern. 2020. V.46. №6. P.8135–8144. https://doi.org/10.1016/j. ceramint.2019.12.041
  3. 3. Berger, M. Low stress TiB2 coatings with improved tribological properties / M. Berger [et al.] // Thin Solid Films. 2001. V.401. №1–2. P.179–186. https://doi. org/10.1016/S0040-6090(01)01481-X
  4. 4. Kováčik, J. Electro spark deposition of TiB2 layers on Ti6Al4V alloy / J. Kováčik, P. Baksa, Š. Emmer // Acta Metallurgica Slovaca. 2016. V.22. №1. Р.52–59. https://doi.org/10.12776/ams.v22i1.628
  5. 5. Treglio, J.R. Deposition of TiB2 at low temperature with low residual stress by a vacuum arc plasma source / J.R. Treglio, S. Trujillo, A.J. Perry // Surface Coat. Tech. 1993. V.61. №1–3. P.315–319. https://doi. org/10.1016/0257-8972(93)90245-J
  6. 6. Elders, J. CO2-laser-induced chemical vapour deposition of TiB2 / J. Elders [et al.] // Surface Coat. Tech. 1991. V.45. №1–3. Р.105–113. https://doi. org/10.1016/0257-8972(91)90212-F
  7. 7. Wu, B. Designing TiB2/Cr multilayer coatings on Ti6Al4V substrate for optimized wear resistance / B. Wu [et al.] // Surface Sci. Tech. 2024. V.2. №1. Р.1–18. https://doi.org/10.1007/s44251-024-00058-1
  8. 8. Goshkoderya, M.E. Investigation of Ti/TiB2 system composite coatings sprayed by microplasma method / M.E. Goshkoderya, T.I. Bobkova, M.V. Staritsyn // J. Phys. : Conf. Ser. – IOP Publishing, 2022. V.2182. №1. Art.012073. https://doi.org/10.1088/1742-6596/2182/1/012073
  9. 9. Wang, X. Microstructure evolution and hardening mechanism of plasma-sprayed TiB2 nanocomposite coating / X. Wang [et al.] // J. Alloys Comp. 2024. V.1007. Art.176389. https://doi.org/10.1016/j. jallcom.2024.176389
  10. 10. Kou, Q. Electrophoretic deposition of TiB2 coatings on cemented carbide in molten fluorides / Q. Kou [et al.] // Ceram. Intern. 2024. V. P. https://doi.org/10.1016/j. ceramint.2024.11.460
  11. 11. Liang, Q. Parameter optimization for in-situ synthesized TiB2/TiC particle composite coatings by laser cladding based on OOA-RFR and U-NSGA-III / Q. Liang [et al.] // Optics & Laser Tech. 2025. V.181. Art.111755 https:// doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.111755
  12. 12. Верхотуров, А.Д. Закономерности формирования покрытий на стали при электроискровом легировании гетерофазными материалами TiB2-Mo / А.Д. Верхотуров, И.А. Подчерняева, Ф.Ф. Егоров // Порошковая металлургия. 1983. №12. С.61–63. @@ Verkhoturov, A.D. Regularities of formation of coatings on steel during electric spark alloying with heterophase materials TiB2-Mo / A.D. Verkhoturov, I.A. Podchernyaeva, F.F. Egorov // Powder Met. 1983. №12. P.61–63.
  13. 13. Burkov, A.A. Influence of substrate surface on electrospark alloying / A.A. Burkov, A.Y. Bytsura // Surface Eng. Appl. Electrochem. 2024. V.60. №2. P.204–210. https://doi.org/10.3103/s106837524020030
  14. 14. Бурков, А.А. Характеристика Ti-Zr-покрытия на титановом сплаве Ti6Al4V / А. А. Бурков, М.А. Кулик, А.Ю. Быцура // Металлы. 2024. №2. С.36–44. https:// doi.org/10.31857/S0869573324023644. @@ Burkov, A.A. Characteristics of Ti-Zr coating on titanium alloy Ti6Al4V / A.A. Burkov, M.A. Kulik, A.Yu. Bytsura // Russian Metallurgy. 2024. №2. P.36–44. https://doi. org/10.31857/S0869573324023644
  15. 15. Tarelnyk, V.B. Electrospark deposition of multilayer coatings / V.B. Tarelnyk [et al.] // Powder Met. Metal Ceram. 2020. V.59. P.76–88. https://doi.org/10.1007/ s11106-020-00140-x
  16. 16. Habibi, F. In-situ formation of ultra-hard titanium-based composite coatings on carbon steel through electrospark deposition in different gas media / F. Habibi, A. Samadi // Surface Coat. Tech. 2024. V.478. Art.130472. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2024.130472
  17. 17. Shafyei, H. Fabrication, microstructural characterization and mechanical properties evaluation of Ti/TiB/TiB2 composite coatings deposited on Ti6Al4V alloy by electro-spark deposition method / H. Shafyei, M. Salehi, A. Bahrami // Ceram. Intern. 2020. V.46. №10. Р.15276–15284. https://doi.org/10.1016/j. ceramint.2020.03.068
  18. 18. Бурков, А.А. Получение аморфных покрытий электроискровой обработкой стали 35 в смеси железных гранул с CrMoWCBSi порошком / А.А. Бурков // Обработка металлов : технология, оборудование, инструменты. 2019. Т.21. №4. С.19–30. https://doi. org/10.17212/1994-6309-2019-21,4-19-30. @@ Burkov, A.A. Obtaining amorphous coatings by electric spark treatment of steel 35 in a mixture of iron granules with CrMoWCBSi powder / A.A. Burkov // Metal processing : technology, equipment, tools. 2019. V.21. №4. P.19–30. https://doi.org/10.17212/1994-6309-2019-21,4-19-30
  19. 19. Burkov, A.A. Improvement of Ti6Al4V-alloy wear resistance by electric-spark hafnium carbide coatings / A.A. Burkov // J. Frict. Wear. 2020. V.41. P.543–548. https://doi.org/10.3103/S1068366620060045
  20. 20. Бурков, А.А. Электроискровое осаждение порошка диборида хрома на нержавеющую сталь AISI 304 / А.А. Бурков [и др.] // Обработка металлов : технология, оборудование, инструменты. 2022. Т.24. №2. С.78–90. https://doi.org/10.17212/1994-6309-2022-24.2-78-90. @@ Burkov, A.A. Electric spark deposition of chromium diboride powder on stainless steel AISI 304 / A.A. Burkov [et al.] // Metal processing : technology, equipment, tools. 2022. V.24. №2. P.78–90. https:// doi.org/10.17212/1994-6309-2022-24.2-78-90
  21. 21. Cassie, A.B.D. Wettability of porous surfaces / A.B.D. Cassie, S. Baxter // Trans. Faraday Soc. 1944. V.40. Р.546–551.
  22. 22. Li, Y.C. Effect of spray powder particle size on the bionic hydrophobic structures and corrosion performance of Fe-based amorphous metallic coatings / Li Y.C. [et al.] // Surface Coat. Tech. 2022. V.437. Art.128377. https:// doi.org/10.1016/j.surfcoat.2022.128377
  23. 23. Munro, R.G. Material properties of titanium diboride / R.G. Munro // J. Res. National Inst. Standards Tech. 2000. V.105. №5. Art.709. https://doi.org/10.6028/ jres.105.057
  24. 24. Matsubara, T. Fabrication of TiB2 reinforced Al3Ti composite layer on Ti substrate by reactive-pulsed electric current sintering / T. Matsubara [et al.] // Mater. Sci. Eng. A. 2002. V.329. Р.84–91. https://doi. org/10.1016/S0921-5093(01)01555-6
  25. 25. Mikula, M. Mechanical properties of superhard TiB2 coatings prepared by DC magnetron sputtering / M. Mikula [et al.] // Vacuum. 2007. V.82. №2. Р.278–281. https://doi.org/10.1016/j.vacuum.2007.07.036
  26. 26. Li, Q.H. Microstructure and corrosion properties of AlCoCrFeNi high entropy alloy coatings deposited on AISI 1045 steel by the electrospark process / Li Q.H. [et al.] // Met. Mater. Trans. A. 2013. V.44. Р.1767–1778. https://doi.org/10.1007/s11661-012-1535-4
QR
Перевести

Индексирование

Scopus

Scopus

Scopus

Crossref

Scopus

Высшая аттестационная комиссия

При Министерстве образования и науки Российской Федерации

Scopus

Научная электронная библиотека