ХОЛОДНЕ ГАЗОДИНАМІЧНЕ НАПИЛЕННЯ – ЕФЕКТИВНИЙ МЕТОД КОНСОЛІДАЦІЇ ПОРОШКОВИХ КВАЗІКРИСТАЛІЧНИХ Al Fe Cr СПЛАВІВ
DOI:
https://doi.org/10.20535/2519-450x.6.2015.61325Анотація
Биба Є.Г., Кравченко О.ИІ., Гущик Д.О., Юркова О.І.(Національний технічний університет України «КПІ»)
E-mail: geka9@ukr.net; gara346@ya.ru
Високоміцні наноквазікристалічні Al-Fe-Cr сплави, що володіють високою структурною стабільністю, є найбільш перспективними для практичного застосування при підвищених температурах експлуатації в авіації та на транспорті. Це композиційні сплави, в яких нанорозмірні частинки ікосаедричної квазікристалічної фази (i-фаза) розподілені в -Al матриці, завдяки чому в них забезпечується необхідна для інженерної практиці комбінація високої міцності с достатньою пластичністю.
Порошки композиційних Al-Fe-Cr сплавів отримують методом розпилення розплаву в умовах надвисоких швидкостей охолодження (105-106 K/с), необхідних для отримання квазікристалічної фази. Тому для отримання об’ємних матеріалів дуже важливий процес подальшої консолідації порошку з повним збереженням вмісту квазікристалів в сплаві з метою підвищення термостабільності структури та властивостей для максимального збільшення робочої температури.
Для консолідації квазікристалічних Al Fe Cr порошків до цього часу переважно використовується метод гарячої екструзії. Як альтернативний метод консолідації, в роботі запропоновано застосування методу холодного газодинамічного напилення (ХГН) [1] цих порошків у вигляді покриттів на відміну від методів газотермічного напилення (плазмове та детонаційне напилення) [2].
Метою роботи є дослідження особливостей структури наноквазікристалічного Al Fe Cr сплаву, отриманого методом ХГН, у порівнянні зі сплавом, консолідованим гарячою екструзією. Для експерименту використовували вихідний порошок Al94Fe3Cr3 сплаву, отриманий методом водяного розпилення. ХГН проводили при температурі повітряної суміші 473 K, тоді як гарячу екструзію здійснювали при температурі 653 K в герметичної капсулі за один прохід з коефіцієнтом витягування ke = 7,2 [1]. Перед екструзією капсулу з розташованим в неї порошком дегазували при температурі 623 K на протязі 1 години.
Особливості структури Al94Fe3Cr3 сплаву, консолідованого як методом ХГН, так і екструзією, досліджували в поперечному перерізі зразків. Експериментально показано, що основною перевагою методу ХГН є те, що частка квазікристалічної i-фази, яка знаходилася у вихідному порошку, повністю зберігається в матеріалі після ХГН, тоді як після екструзії вміст і-фази зменшується приблизно на 23%.
З використанням техніки індентування були проведені випробування сплавів, отриманих методом ХГН та екструзією, а також визначено їх механічні характеристики (табл.). Властивості міцності (модуль пружності E, мікротвердість, HV, границя плинності 0.2) Al94Fe3Cr3 сплаву, консолідованого методом ХГН, перевищують характеристики сплаву після екструзії приблизно на 29 %; характеристика пластичності δH (δA) приблизно відповідає критичної величині δH 0,9 що приведена в літературі як критерій для пластичного поведінки матеріалів при традиційних випробуваннях на розтягнення та стискання.
Таблиця – Механічні характеристики Al94Fe3Cr3 сплаву
Параметр
Матеріал Модуль Юнга,
E, ГПa Мікротвердість, HV, ГПa Характеристика пластичності, H/A Границя плинності,
σ0.2 (МПa)
Порошковий – 1,0 0,3 0,92/– –
ХГН сплав 90,0 2,5 1,95 0,02 0,85/0,84 450
Екструдований 70,0 2,3 1,58 0,04 0,83/0,85 380
Посилання
А.P. Alhimov, V.F. Kosarev, and A.V. Plohov. Scientific basis for technology of cold spray process and properties of sprayed materials. – Novosibirsk: NGTU, 2006. – 280 p.
J.R. Davis. Handbook of Thermal Spray Technology. – OH.: Materials Park, 2004. – 338 p.
##submission.downloads##
Опубліковано
2016-02-29
Номер
Розділ
Сучасні технології виготовлення виливків із чавуну, сталі та кольорових металів.
Ліцензія
Авторське право (c) 2016 Нові матеріали і технології в машинобудуванні
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
Етика автора:
- Автор (або колектив авторів) несе (чи) відповідальність за новизну і достовірність результатів наукового дослідження. Автори статті повинні надавати достовірні результати проведених досліджень. Завідомо неправдиві або сфальсифіковані затвердження неприйнятні.
- Автори повинні гарантувати, що результати дослідження, викладені в поданій рукописи, повністю оригінальні.
- Запозичені фрагменти або твердження повинні бути оформлені з обов'язковим зазначенням автора та першоджерела.
- Неетичні і неприйнятні надмірні запозичення, а також плагіат в будь-яких формах, включаючи неоформлені цитати, перефразування або привласнення прав на результати чужих досліджень.
- Необхідно визнавати внесок всіх осіб, так чи інакше вплинули на хід дослідження, зокрема, в статті повинні бути представлені посилання на роботи, які мали значення при проведенні дослідження.
- Співавторами статті повинні бути вказані всі особи, які внесли істотний внесок у проведення дослідження.
- Автори не повинні надавати в журнал рукопис, яка була відправлена в інший журнал і знаходиться на розгляді, а також статтю, вже опубліковану в іншому виданні.
Етика редакції:
- Редакція несе відповідальність за оприлюднення авторських творів. При прийнятті рішення про публікацію редактор журналу керується достовірністю представлення даних і наукової значимістю даної роботи.
- Редактор повинен оцінювати інтелектуальний зміст рукописів. Виходячи з принципів конфіденційності неопубліковані дані, отримані з представлених до розгляду рукописів, не повинні використовуватися для особистих цілей або передаватися третім особам без письмової згоди автора.
- Редактор не повинен допускати до опублікування інформацію, якщо є достатньо підстав вважати, що вона є плагіатом.
Етика публікацій:
Журнал є виданням відкритого доступу. Всі статті вільні для перегляду, читання, завантаження та друку.
Матеріали приймаються українською, російською або англійською мовами і відповідно публікуються мовою оригіналу.
