Визначення впливу мікроструктури і фазового складу склометалокерамичних покриттів на основні фізико-технічні властивості

Автор(и)

  • Олена Віталіївна Карасик Український державний хіміко-технологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-5499-3971
  • Юрій Сергійович Гордєєв Український державний хіміко-технологічний університет, Україна https://orcid.org/0000-0001-6425-936X

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.244004

Ключові слова:

жаростійке покриття, мікроструктура покриття, фазовий склад, жароміцні сплави, газова корозія, склометалокерамічне покриття

Анотація

У зв'язку з розробкою нових жароміцних нікелевих сплавів, працездатних при температурах до 1250 °С, і впровадженням адитивних технологій виробництва різних деталей, актуальним стає завдання по розробці нових складів високожаростійких покриттів.

Визначення впливу фазового складу склометалокерамічних покриттів на його основні властивості дозволить збільшити ефективність захисту деталей, що працюють в екстремальних умовах. Тому перспективним є проведення дослідження, присвяченого визначенню взаємозв'язку мікроструктури і фазового складу склометалокерамічних покриттів з основними фізико-технічними характеристиками.

В результаті досліджень встановлено, що найбільш якісні покриття отримані на основі скла, що не кристалізується. Таке скло характеризуються температурним коефіцієнтом лінійного розширення 92·10-7 град-1, температурою склування 625 °С і поверхневим натягом при 850 °С 260·10-3 Н/м. Зазначені властивості сприяють формуванню бездефектного покриття, забезпечуючи рівномірне розтікання і якісне зчеплення з підкладкою.

Отримане оптимальне покриття характеризується міцністю зчеплення 98 %, термостійкістю (режим 950↔20 °С) 50 циклів і жаростійкістю (приріст після 100 ч в температурному інтервалі 1000–1050 °С) 0,03 г/м2·год.

Покриття з мінімальною кількістю склозв’язки відрізняються рівномірністю і якістю. Оптимальне співвідношення фаз «скло: металокерамічна композиція» становить 10:90.

Структура рекомендованого покриття відрізняється рівномірністю, гомогенним розподілом компонентів, відсутністю тріщин, видимих дефектів і високою якістю. Фазовий склад покриття після випалу представлений кристалами металевого нікелю і кремнію, а також невеликою кількістю залишкової склофази

Біографії авторів

Олена Віталіївна Карасик, Український державний хіміко-технологічний університет

Кандидат технічних наук, старший науковий співробітник

Кафедра хімічних технологій кераміки, скла та будівельних матеріалів

Юрій Сергійович Гордєєв, Український державний хіміко-технологічний університет

Доктор філософії, науковий співробітник

Кафедра хімічних технологій кераміки, скла та будівельних матеріалів

Посилання

  1. Elizarova, Y. A., Zakharov, A. I. (2021). High-Temperature Functional Protective Coatings. Refractories and Industrial Ceramics, 61 (5), 592–599. doi: https://doi.org/10.1007/s11148-021-00525-4
  2. Chen, M., Zhu, S., Wang, F. (2015). High temperature oxidation of NiCrAlY, nanocrystalline and enamel-metal nano-composite coatings under thermal shock. Corrosion Science, 100, 556–565. doi: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2015.08.033
  3. Solntsev, S. S., Rozenenkova, V. A. (2006). Glass protective process coatings for heat treatment of steels and alloys. Glass and Ceramics, 63 (11-12), 386–390. doi: https://doi.org/10.1007/s10717-006-0130-9
  4. Denisova, V. S. (2018). High-temperature glass-ceramic coatings to protect nickel alloys formed at near-operating temperatures. Space Engineering and Technology, 2 (21), 24–32. Available at: https://www.energia.ru/ktt/archive/2018/02-2018/02-2018.pdf
  5. Abraimov, N. V., Eliseyev, Yu. S., Shkretov, Yu. P., Teryokhin, A. M. (2008). Advanced Technologies for the Protection of Turbine Blades Against Gas Corrosion. Polyot, 3, 17–24. Available at: http://www.mashin.ru/files/pol_03_1_60.pdf
  6. Majumdar, A., Jana, S. (2001). Glass and glass-ceramic coatings, versatile materials for industrial and engineering applications. Bulletin of Materials Science, 24 (1), 69–77. doi: https://doi.org/10.1007/bf02704843
  7. Chen, K., Chen, M., Wang, Q., Zhu, S., Wang, F. (2017). Micro-alloys precipitation in NiO- and CoO-bearing enamel coatings and their effect on adherence of enamel/steel. International Journal of Applied Glass Science, 9 (1), 70–84. doi: https://doi.org/10.1111/ijag.12284
  8. Solntsev, S. S., Denisova, V. S. (2019). Reaction-Cured Composite Coatings and Glasses. Glass and Ceramics, 76 (3-4), 126–130. doi: https://doi.org/10.1007/s10717-019-00148-9
  9. Bragina, L. L., Savvova, O. V. (2009). Structural particulars and formation mechanisms of glass coatings belonging to the system Na2O-B2O3-ZnO-TiО2-SiО2. Glass and Ceramics, 66 (7-8), 262–264. doi: https://doi.org/10.1007/s10717-009-9179-6
  10. Wang, M., Li, X., Su, D., Ji, H., Tang, H., Zhao, Z., He, J. (2016). Effect of glass phase content on structure and properties of gradient MoSi2 -BaO-Al2O3 - SiO2 coating for porous fibrous insulations. Journal of alloys and Compounds, 657, 684–690. doi: https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2015.09.099
  11. Datta, S., Das, S. (2005). A new high temperature resistant glass-ceramic coating for gas turbine engine components. Bulletin of Materials Science, 28 (7), 689–696. doi: https://doi.org/10.1007/bf02708539
  12. Kashin, D. S., Dergacheva, P. E., Stekhov, P. A. (2018). Heat resistant slurry coatings (review). Proceedings of VIAM, 5, 64–75. doi: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2018-0-5-64-75
  13. Denisova, V. S., Lonskii, S. L., Kurshev, E. V., Malinina, G. A. (2019). Investigation of structure formation of reaction cured coatings by scanning electron microscopy. Proceedings of VIAM, 4, 76–87. doi: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2019-0-4-76-87
  14. Denisova, V. S., Kurshev, E. V., Lonsky, S. L., Vlasova, O. V. (2020). Morphology and structure features of heat-resistant reactive for protection of heat-resistant nickel alloys. Proceedings of VIAM, 45, 54–61. doi: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2020-0-45-54-61
  15. Donald, I. W., Mallinson, P. M., Metcalfe, B. L., Gerrard, L. A., Fernie, J. A. (2011). Recent developments in the preparation, characterization and applications of glass- and glass–ceramic-to-metal seals and coatings. Journal of Materials Science, 46 (7), 1975–2000. doi: https://doi.org/10.1007/s10853-010-5095-y
  16. Agüero, A., Muelas, R., Pastor, A., Osgerby, S. (2005). Long exposure steam oxidation testing and mechanical properties of slurry aluminide coatings for steam turbine components. Surface and Coatings Technology, 200 (5-6), 1219–1224. doi: https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2005.07.080
  17. Karasik, E., Marchan, R., Gorulya, N. (2019). Protective heat resistant coating for Inconel 718 additively manufactured parts. Proceedings of the International Astronautical Congress, IAC.
  18. Solncev, S. S., Shvagireva, V. V., Isaeva, N. V., Solovyeva, G. A. (2014). High temperature coating for protection of high-strength complex alloyed of nickel alloys of high-temperature gas corrosion. Proceedings of VIAM, 6, 4. doi: https://doi.org/10.18577/2307-6046-2014-0-6-4-4
  19. Goleus, V. I. (2017). Properties of borosilicate glass frit as a basis for obtaining glass-enamel coatings. Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 3, 47–52. Available at: http://oaji.net/articles/2017/1954-1500365372.pdf
  20. Lopes, S. C., Pagnano, V. O., Rollo, J. M. D. de A., Leal, M. B., Bezzon, O. L. (2009). Correlation between metal-ceramic bond strength and coefficient of linear thermal expansion difference. Journal of Applied Oral Science, 17 (2), 122–128. doi: https://doi.org/10.1590/s1678-77572009000200010
  21. Karasik, E. V., Hordieiev, Y. S. (2020). Calculation of thermal expansion, glass transition temperature and glass density in the system RO–Al2O3–B2O3–SiO2 (where RO=BaO, SrO, CaO, MgO, ZnO). Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 6, 69–74. doi: https://doi.org/10.32434/0321-4095-2020-133-6-69-74
  22. Hordieiev, Y. S., Karasik, E. V., Amelina, А. A. (2021). Properties of glasses in the system BaO–B2O3–SiO2–xAl2O3 (x=0; 5; 10 mol.%). Voprosy Khimii i Khimicheskoi Tekhnologii, 3, 83–89. doi: https://doi.org/10.32434/0321-4095-2021-136-3-83-89
  23. Goleus, V. I., Shul’ga, T. F. (2010). Calculation of the resistivity of silicate and borosilicate glasses as a function of their composition and temperature. Glass Physics and Chemistry, 36 (5), 575–578. doi: https://doi.org/10.1134/s1087659610050068

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-12-22

Як цитувати

Карасик, О. В., & Гордєєв, Ю. С. (2021). Визначення впливу мікроструктури і фазового складу склометалокерамичних покриттів на основні фізико-технічні властивості. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6(12 (114), 53–61. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.244004

Номер

Том 6 № 12 (114) (2021): Матеріалознавство

Розділ

Матеріалознавство

Ліцензія

Авторське право (c) 2021 Elena Karasik, Yurii Hordieiev

Creative Commons License

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.