В. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко icon

В. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко




Скачати 68.27 Kb.
НазваВ. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко
Дата16.08.2012
Розмір68.27 Kb.
ТипДокументи



В існик НАУ. 2004. №3

УДК 621.793

1В.Д. Гулевець, канд. техн. наук

2 С.О. Петриченко

ЗНОСОСТІЙКИЙ МАТЕРІАЛ ДЛЯ ГАЗОТЕРМІЧНИХ ПОКРИТТІВ

НА ОСНОВІ ПОДВІЙНОГО КАРБІДУ ТИТАНА-ХРОМУ


1Інститут екології та дизайну НАУ, e-mail: ied@nau.edu.ua

2Факультет військової підготовки НАУ

Розглянуто триботехнічні характеристики в умовах відсутності мащення композиційних матеріалів на основі подвійного карбіду титана-хрому з металевим зв’язком Fe–Cr і Fe–Ni.

Вступ


Подвійний карбід титана-хрому є перспективним матеріалом для нанесення зносостійких покриттів, оскільки має високу твердість, зносо- і корозійну стійкість 1.

Однак застосування цього матеріалу обмежено через його високу крихкість. Раціональне використання складного карбіду TiCrС як зносостійких покриттів можливо лише в комплексі з металевими зв’язками 2. Як металевий зв’язок доцільно використовувати сплави на основі заліза.

Наявність заліза в зв’язках композиційного матеріалу при нанесенні покриттів на сталеві поверхні приводить до зниження градієнта концентрацій заліза Fe у захисному шарі та у зміцнюваній поверхні. Це сприяє зниженню дифузійних процесів на міжфазній межі покриття і сталевої основи, а, отже, дозволяє зберегти їх склад без істотних змін як при нанесенні захисного шару, так і в процесі його експлуатації.

^ Мета проведених дослідженьрозробка нового зносостійкого композиційного матеріалу для покриттів на основі подвійного карбіду титана-хрому з залізовмісними металевими зв’язка-ми, вивчення його структури і визначення триботехнічних характеристик.

^ Методи досліджень

Для вибору металевої зв’язки нового композиційного матеріалу в роботі досліджена контактна взаємодія подвійного карбіду титана-хрому зі сплавами на основі заліза методом “лежачої” краплі, у вакуумній установці, у діапазоні температур 1500–1550 °С з наступним аналізом складу і структури фаз, що утворяться, на електронному мікроаналізаторі “Comebax SX-50“3.

Дослідні зразки матеріалів одержували методами порошкової металургії: спіканням у вакуумі в печах СШВ і гарячим пресуванням у графітових прес-формах.

Триботехнічні дослідження проведені на машині тертя МТ-68 в умовах сухого тертя з використанням системи вал – вкладиш 4.

^

Результати досліджень


Вивчено особливості міжфазної взаємодії
подвійного карбіду титана-хрому зі сплавами на основі заліза Fe–Cr(Ni). Вихідний порошок TiCrС отриманий методом СВС із суміші титана, хрому і сажі, взятих у співвідношенні
Ti : Cr3C2 = 7 : 3. Для вивчення механізму контактної взаємодії зі сплавами заліза з порошків под- війного карбіду титана-хрому були виготовлені зразки підкладок методом гарячого пресування.

У даній роботі вивчений механізм міжфазної взаємодії подвійного карбіду титана-хрому зі сплавами заліза, що містять як домішки нікель (12 і 40 % маси) і хром (13 % маси).

При змочуванні складного карбіду сплавом
Fe – 12 % маси Ni на поверхні підкладки спочатку утворюється кут 65о, а протягом 3 хв установлюється кінцевий кут 0 (рис. 1).



Рис. 1. Кінетика змочування TiCrС сплавами на основі заліза з домішками:

♦ – 12%Ni; ▲ – 40%Ni; ● – 13%Cr


Вивчення мікроструктури системи TiCrС з металевим зв’язком (Fe – Ni) виявило таки особливості: між зернами карбідів рівномірно розподілена металева фаза, що являє собою твердий розчин хрому в залізі (рис. 2).

Крапля близька за складом вихідному Fe – Ni сплаву, але містить незначну кількість хрому і є складним твердим розчином Fe – Ni – Cr. Механізм взаємодії у вивченій системі можна описати наступною схемою: компоненти TiCrС при контакті з рідким металевим розплавом частково




а



б



в

Рис. 2. Спектрограми зони взаємодії

системи TiCrС – (Fe – 12%Ni):

а – розподіл Ti, C, Ni; б – Cr; в – Fe


розчиняються в ньому і за рахунок перекристалізації в краплі утворюються зерна подвійного
карбіду розміром 5–7 мкм.

При взаємодії подвійного карбіду титана-хрому зі сплавом Fe – 13 % Cr утворюються також нульові кути змочування. Первісний кут становить 50о, а до початку 6 хв процес розтікання цілком завершується (рис. 1).

Вивчення мікроструктури зони взаємодії зразка TiCrС – (Fe – 13 % Cr) на електронному мікроаналізаторі показало, що вона має з боку підкладки гетерофазної структури, що складаються з зерен карбіду і металевої фази в проміжку
(рис. 3), а з боку сплаву твердий розчин на основі Fe–Cr, що містить до 1 % маси титана.



Рис. 3. Структура підкладки зони

взаємодії TiCrС–(Fe–13 % Cr)


Проведені дослідження з вивчення міжфазної взаємодії в системах TiCrС – (Fe – сплав) дозволяють зробити висновки, що сплави на основі заліза з домішками нікелю і хрому змочують подвійний карбід титана хрому, з утворенням нульових контактних кутів, у системах утворяться обмежені тверді розчини, а, сплави Fe–Cr і Fe–Ni задовольняють вимоги до металевих зв’язків і можуть бути використані для створення зносостійких композиційних матеріалів.

Для одержання композиційного матеріалу було обрано металу зв’язку Fe – Cr. Кількість металевого зв’язку в композиційному матеріалі становить 20 і 30 % маси. Порошки TiCrС, Fe і Cr перемішувалися в планетарному млині, у середовищі спирту, після чого піддавалися гарячому пресуванню в графітових прес-формах при температурі 1550 оС і навантаженні 20 МПа. Процес ущільнення припиняється на 8 хв для матеріалу, що містить 30 % маси зв’язки і на
12 хв для матеріалу TiCrС – 20 % (Fe – 15 % Cr). Відносна щільність матеріалів становила
ρ = 0,99. Мікроструктура матеріалу TiCrС – 20 %
(Fe – 15 % Cr) складається з зерен сірої фази сферичної форми (зерна складного карбіду, розміром 1 – 5 мкм), між якими розподілена біла металева фаза (рис. 4)



Рис. 4. Мікроструктура матеріалу
TiCrС–(Fe-Cr), х5000

У роботі були вивчені триботехнічні характеристики композиційного матеріалу TiCrС – 20 % (Fe–Cr). Визначено значення коефіцієнта тертя і відносна зносостійкість матеріалу в умовах сухого тертя при різних швидкостях (у діапазоні від 5 до 15 м/с) і навантаженнях (2,5– 10МПа). Як контртіло використовувалася сталь 65М. Коефіцієнт тертя зі збільшенням швидкості дослідів зменшується і при V=15 м/с і дорівнює 0,2. Відносна зносостійкість зі збільшенням швидкості зменшується, причому якщо при низьких швидкостях дослідів знос зразка не перевищував
4,2 мкм/км, то при максимальній швидкості
дослідів знос збільшився до 12 мкм/км (рис. 5).



Рис. 5. Вплив швидкості на величину зносу і значення коефіцієнта тертя матеріалу TiCrС – 20 % (Fe-Cr) при навантаженні Р=5 МПа:

-○- – тертя; ∆ – знос

Триботехнічні випробування при сталій швидкості і різних навантаженнях знайшли ті самі тенденції: зі збільшенням навантаження спостерігається зменшення значень коефіцієнта тертя і збільшення лінійного зносу, причому процес зношування, як було визначено, зі збільшенням навантаження протікає інтенсивніше, ніж зі збільшенням швидкості (рис. 6).



Рис. 6. Вплив навантаження на величину зносу і значення коефіцієнта тертя матеріалу TiCrС – 20 % (Ni–Cr) при сталій швидкості (V=15 м/с):

-○- – тертя; ∆ – знос


Дослідження поверхні матеріалу після триботехнічних випробувань показало, що в результаті трибоокиснення утворяться вторинні оксидні структури, що являють собою тверді розчини TiО2–Fe2O3 і TiО2–Cr2O3. Вони являють собою щільні плівки, адгезійно міцно пов’язані з по-верхнею матеріалу, що і впливають на процеси тертя і зносу.

Наявність цих вторинних структур пояснює незначний знос і зменшення величини коефіцієнта тертя матеріалу зі збільшенням швидкості
ковзання і навантаження при триботехнічних випробуваннях, що дозволяє рекомендувати розроблений матеріал для нанесення зносостійких покриттів.

Висновки

Вивчено міжфазну взаємодію подвійного карбіду титана-хрому зі сплавами на основі заліза і встановлено, що сплави Fe-Cr і Fe-Ni змочують TiCrС з утворенням нульових кутів, у досліджених системах утворюються обмежені тверді розчини. Це дозволило рекомендувати сплави Fe-Cr і Fe-Ni для використання як металевої зв’язки композиційних матеріалів на основі подвійного карбіду титана-хрому.

Методами порошкової металургії отримані дослідні зразки матеріалу системи TiCrС-(Fe-Cr), для якого визначені триботехнічні характеристики в умовах сухого тертя. Показано, що основний вплив на тертя і знос робить склад вторинних структур, що утворюються в процесі трибоокиснення. Установлено, що зі зростанням швидкості ковзання і навантаження, коефіцієнт тертя й інтенсивність зношування зменшуються, що дозволяє рекомендувати розроблений матеріал для нанесення зносостійких покриттів.
^

Список літератури


1. Комратов Г.Н. Кинетика окисления порошков двойного карбида титана и хрома и карбида хрома // Порошковая металлургия. – 1999. – №9/10. –
С. 52 – 57.

2. Кислый П.С. Керметы. – К.: Наук. думка, 1985. – 271 с.

3. Козина Г.К. Исследование контактного взаимодействия тугоплавких карбидов и материалов на их основе с жидкими металлами и сплавами. Автореф. дис. канд. техн. наук. – К., 1969. – 35 с.

4. Мамыкин Е.Т., Юга А.И. Комплекс машин и методов для определения антифрикционных свойств в условиях трения скольжения // Порошковая металлургия. – 1973. – №1. – С. 67–72.

Стаття надійшла до редакції 17.09.04.

В.Д. Гулевец, С.О. Петриченко

Износостойкий материал для газотермических покрытий на основе двойного карбида титана-хрома

Рассмотрены триботехнические характеристики в условиях отсутствия композиционных материалов на основе двойного карбида титана-хрома с металлической связью Fe–Cr і Fe–Ni.


V.D. Gulevec, S.O. Petruchenko

Wearing steadfast material for gasometrical covering on base of titanium-chromium double carbide

The presented trybotechnical characteristics in the condition of composite material absence on base of the coniferous carbide of titanium-chromium with metallic relationship Fe–Cr and Fe–Ni.


44444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444444



Схожі:

В. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко iconГосударственный стандарт союза сср конструкции и изделия железобетонные радиационный метод определения толщины защитного слоя бетона, размеров и расположения
Л. Г. Родэ, канд техн наук; В. А. Клевцов, д-р техн наук; Ю. К. Матвеев; И. С. Лифанов; В. А. Воробьев, д-р техн наук; Н. В. Михайлова,...
В. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко iconСтроительные нормы и правила отопление, вентиляция и кондиционирование сниП 04. 05-91*
Ссср (д-р техн наук Е. Е. Карпис, М. В. Шувалова), вниипо мвд СССР (канд техн наук И. И. Ильминский), мниитэп (канд техн наук М....
В. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко iconГосударственный стандарт союза сср трапы чугунные эмалированные технические условия гост 1811-81
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. И. Горбунов, канд техн наук
В. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко iconПо делам строительства москва разработан министерством промышленности строительных материалов СССР исполнители
В. А. Лопатин, канд техн наук; Н. Н. Бородина, канд техн наук; Т. А. Мелькумова; В. И. Голикова; Л. Г. Грызлова, канд техн наук;...
В. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним сортамент гост 6942. 1-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд., техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
В. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко iconТрубы чугунные канализационные и фасонные части к ним. Крестовины прямые со смещенной осью отвода конструкция и размеры гост 6942. 19-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
В. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним отступы конструкция и размеры гост 6942. 11-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд., техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
В. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним. Ревизии конструкция и размеры гост 6942. 24-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
В. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним. Муфты конструкция и размеры гост 6942. 22-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
В. Д. Гулевець, канд техн наук 2 С. О. Петриченко iconГосударственный стандарт союза сср трубы чугунные канализационные и фасонные части к ним отводы конструкция и размеры гост 6942. 9-80
О. П. Михеев, канд техн наук (руководитель темы); В. И. Фельдман, канд., техн наук; В. Н. Бехалов, канд техн наук
Додайте кнопку на своєму сайті:
Документи


База даних захищена авторським правом ©zavantag.com 2000-2013
При копіюванні матеріалу обов'язкове зазначення активного посилання відкритою для індексації.
звернутися до адміністрації
Документи