Розроблення композиційного матеріалу та покриттів на основі карбіду ніобію
DOI:
https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.150807Ключові слова:
кераміко-металічні матеріали, матрично-армована структура, триботехнічні характеристики, електроіскрове легування, антифрикційні покриттяАнотація
Досліджено структуру композитів на основі системи NbC з мідною зв’язкою, отриманих шляхом просочування металевим розплавом пористих NbC карбідних каркасів у вакуумі. З метою отримання пористого каркасу порошок NbC із середніми розміром ~ 1 мкм замішували на 5 %-ному розчині каучуку в бензині. Після сушіння суміш перетирали на ситі у гранули, які пресували у брикети розмірами 55×30×10 мм. Для забезпечення інтенсифікації процесу та змочуваності просочування проводилось за температури 1400 °C. У результаті було отримано матеріал із дрібнозернистою двофазовою структурою.
Дослідження мікроструктури проводили методом скануючої електронної мікроскопії (SEM), хімічного складу – методом енергодисперсійного аналізу (EDS).
Твердість вимірювали за Роквеллом(шкалаС), тріщиностійкість за непрямим методом Еванса-Чарльза.
Структура композиту складається із округлих зерен NbC, які утворюють неперервний скелет та прошарків мідної зв’язки. Середній розмір зерен та міжзернових прошарків зв’язки становить 1,8 мкм та 1,1 мкм, відповідно.
Аналіз зони взаємодії між NbC та Cu методом EDS дозволив встановити присутність дифузійної зони товщиною 0,5 мкм, яка утворюється внаслідок перерозподілу Nb та Cu шляхом обмеженої розчинності. Наявність дифузійної зони дозволяє забезпечити міцний зв'язок між фазами та, відповідно, високий рівень механічних властивостей. Твердість та тріщиностійкість отриманого матеріалу становлять 40 HRC та 24 МПа×м1/2,відповідно.
Враховуючи фазовий склад та властивості розробленого композиту, його рекомендується застосовувати як альтернативний до композитів системи WC-Cu у вигляді монолітного матеріалу або покриттів. Покриття наносили методом електроіскрового легування із використанням ручної установки МП-ЭЛ2. Товщина покриття становить 30 мкм, мікротвердість ~ 500 МПа, а коефіцієнт тертя по сталі без змащування0,04.
Розроблені матеріали рекомендуються для застосування в парах тертя у вигляді монолітного матеріалу або покриттів антифрикційного призначенняПосилання
- Kryshtopa, S., Kryshtopa, L., Bogatchuk, I., Prunko, I., Melnyk, V. (2017). Examining the effect of triboelectric phenomena on wear-friction properties of metal-polymeric frictional couples. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (5 (85)), 40–45. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2017.91615
- Hashemi, S., Ardestani, M., Nemati, A. (2016). Cold compaction behavior and pressureless sinterability of ball milled WC and WC/Cu powders. Science of Sintering, 48 (1), 71–79. doi: https://doi.org/10.2298/sos1601071h
- Yener, T., Altinsoy, I., Yener, S. C., Celebi Efe, G. F., Ozbek, I., Bindal, C. (2015). An Evaluation of Cu-B4C Composites Manufactured by Powder Metallurgy. Acta Physica Polonica A, 127 (4), 1045–1047. doi: https://doi.org/10.12693/aphyspola.127.1045
- Dong, Z., Zhang, L., Chen, W. (2012). Evaluation of Cu-Cr3C2 composite with interpenetrating network. Materials Science and Engineering: A, 552, 24–30. doi: https://doi.org/10.1016/j.msea.2012.04.101
- Yu, Z., Zhu, H., Huang, J., Li, J., Xie, Z. (2017). Processing and characterization of in-situ ultrafine TiB2-Cu composites from Ti-B-Cu system. Powder Technology, 320, 66–72. doi: https://doi.org/10.1016/j.powtec.2017.07.036
- Ropyak, L., Schuliar, I., Bohachenko, O. (2016). Influence of technological parameters of centrifugal reinforcement upon quality indicators of parts. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (5 (79)), 53–62. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.59850
- Lutsak, D. L., Prysyazhnyuk, P. M., Karpash, M. O., Pylypiv, V. M., Kotsyubynsky, V. O. (2016). Formation of Structure and Properties of Composite Coatings TiB2-TiC-Steel Obtained by Overlapping of Electric-Arc Surfacing and Self-Propagating High-Temperature Synthesis. Metallofizika i Noveishie Tekhnologii, 38 (9), 1265–1278. doi: https://doi.org/10.15407/mfint.38.09.1265
- Aizenshtein, M., Froumin, N., Frage, N. (2014). Experimental Study and Thermodynamic Analysis of High Temperature Interactions between Boron Carbide and Liquid Metals. Engineering, 06 (13), 849–868. doi: https://doi.org/10.4236/eng.2014.613079
- Prysyazhnyuk, P. M., Shihab, T. A., Panchuk, V. H. (2016). Formation of the Structure of Cr3C2–MNMts 60-20-20 Cermets. Materials Science, 52 (2), 188–193. doi: https://doi.org/10.1007/s11003-016-9942-0
- Mortimer, D. A., Nicholas, M. (1973). The wetting of carbon and carbides by copper alloys. Journal of Materials Science, 8 (5), 640–648. doi: https://doi.org/10.1007/bf00561219
- Huang, S. G., Vleugels, J., Mohrbacher, H., Woydt, M. (2016). Microstructure and mechanical properties of NbC matrix cermets using Ni containing metal binder. Metal Powder Report, 71 (5), 349–355. doi: https://doi.org/10.1016/j.mprp.2016.05.009
- Radek, N., Pietraszek, J., Szczotok, A., Bronček, J. (2017). Production and properties of electro-spark deposited coatings modified via LBM. Czasopismo Techniczne, 11, 199–204. doi: https://doi.org/10.4467/2353737xct.17.201.7430
- Lutsak, D., Prysyazhnyuk, P., Burda, M., Aulin, V. (2016). Development of a method and an apparatus for tribotechnical tests of materials under loose abrasive friction. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5 (7 (83)), 19–26. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.79913
- Huang, S. G., Vanmeensel, K., Mohrbacher, H., Woydt, M., Vleugels, J. (2015). Microstructure and mechanical properties of NbC-matrix hardmetals with secondary carbide addition and different metal binders. International Journal of Refractory Metals and Hard Materials, 48, 418–426. doi: https://doi.org/10.1016/j.ijrmhm.2014.10.014
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Pavlo Prysyazhnyuk, Dmytro Lutsak, Liubomyr Shlapak, Viktor Aulin, Lyubomyr Lutsak, Lubomyr Borushchak, Thaer Abdulwahhab Shihab
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.
