Дослідження можливостей використання метода структурної інженерії багатошарових періодичних систем для підвищення механічних властивостей покриттів, що застосовуються в якості захисних на деталях паротурбінний агрегатів

Автор(и)

  • Олег Валентинович Соболь Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-5156-7371
  • Виталий Владимирович Дмитрик Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-6266-6081
  • Николай Андреевич Погребной Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-1689-3830
  • Григорий Иванович Ищенко ВАТ "Турбоатом" пр. Московський, 199, м Харків, Україна, 61037, Україна
  • Наталия Владимировна Пинчук Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0002-0954-2266
  • Андрей Александрович Мейлехов Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002, Україна https://orcid.org/0000-0001-5156-7371

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.43668

Ключові слова:

паротурбінний агрегат, багатошарове покриття, нітрид, метал, текстура, твердість, абразивна стійкість

Анотація

Розглянуто технологічні умови та структурні стани, необхідні для отримання високих механічних характеристик вакуумно-плазмових багатошарових захисних покриттів, побудованих за принципом поєднання твердих (нітрідних) і пластичних (металевих) шарів. Проаналізовано переваги використання такої композиції в якості захисних поверхневих шарів на деталях паротурбінних агрегатів. Використовуючи структурний підхід, визначено й обґрунтовано оптимальні товщини шарів Ti (30 нм) і TiN (300 нм), які забезпечують поєднання великої твердості з високою стійкістю до абразивного зносу покриттів багатошарової системи TiN/Ti.

Біографії авторів

Олег Валентинович Соболь, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002

Професор, доктор фізико-математичних наук, завідувач кафедри

Кафедра матеріалознавства

Виталий Владимирович Дмитрик, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002

Професор, доктор технічних наук, завідувач кафедри

Кафедра зварювання

Николай Андреевич Погребной, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002

Професор НТУ «ХПІ», кандидат технічних наук, декан МТ факультету

Кафедра матеріалознавства

Григорий Иванович Ищенко, ВАТ "Турбоатом" пр. Московський, 199, м Харків, Україна, 61037

Головний інженер

Наталия Владимировна Пинчук, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002

Аспірант

Кафедра матеріалознавства

Андрей Александрович Мейлехов, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут» вул. Фрунзе, 21, м. Харків, Україна, 61002

Аспірант

Кафедра матеріалознавства

Посилання

  1. Ducros, C., Sanchette, F. (2006). Multilayered and nanolayered hard nitride thin films deposited by cathodic arc evaporation. Part 2: Mechanical properties and cutting performances. Surface and Coatings Technology, 201 (3-4), 1045–1052. doi: 10.1016/j.surfcoat.2006.01.029
  2. Zeng, X. T., Zhang, S., Sun, C. Q., Liu, Y. C. (2003). Nanometric-layered CrN/TiN thin films: mechanical strength and thermal stability. Thin Solid Films, 424 (1), 99–102. doi: 10.1016/s0040-6090(02)00921-5
  3. Martínez, E. (2003). Wear behavior of nanometric CrN/Cr multilayers. Surface and Coatings Technology, 163-164, 571–577. doi: 10.1016/s0257-8972(02)00664-3
  4. Chim, Y. C., Ding, X. Z., Zeng, X. T., Zhang, S. (2009). Oxidation resistance of TiN, CrN, TiAlN and CrAlN coatings deposited by lateral rotating cathode arc. Thin Solid Films, 517 (17), 4845–4849. doi: 10.1016/j.tsf.2009.03.038
  5. Major, L., Morgiel, J., Major, B., Lackner, J. M., Waldhauser, W., Ebner, R. et. al. (2006). Crystallographic aspects related to advanced tribological multilayers of Cr/CrN and Ti/TiN types produced by pulsed laser deposition (PLD). Surface and Coatings Technology, 200 (22-23), 6190–6195. doi: 10.1016/j.surfcoat.2005.11.021
  6. Wieciński, P., Smolik, J., Garbacz, H., Kurzydłowski, K. J. (2014). Failure and deformation mechanisms during indentation in nanostructured Cr/CrN multilayer coatings. Surface and Coatings Technology, 240, 23–31. doi: 10.1016/j.surfcoat.2013.12.006
  7. Gecov, L. B. (2010). Materialy i prochnost' detalej gazovyh turbin. V dvuh knigah. Rybinsk: OOO « Izdatel'skij dom «Gazoturbinnye tehnologii», 612.
  8. Xiang, Y., Hua, M., Cheng-biao, W., Zhi-qiang, F., Yang, L. (2007). Investigation of Ti/TiN multilayered films in a reactive mid-frequency dual-magnetron sputtering. Applied Surface Science, 253 (7), 3705–3711. doi: 10.1016/j.apsusc.2006.08.002
  9. Juergen, M. L. (2007). Industrially-scaled room-temperature pulsed laser depositionof Ti-TiN multilayer coatings. Journal of Physics: Conference Series 59, 16–21. doi: 10.1088/1742-6596/59/1/004
  10. Azarenkov, N. A., Sobol', O. V., Beresnev, V. M., Pogrebnyak, A. D., Litovchenko, S. V., Ivanov, O. N. (2012) Materialovedenie neravnovesnogo sostoyaniya modifitsirovannoy poverkhnosti. Sumy: Sumskoy gosudarstvennyy universitet, 683.
  11. Palatnik, L. S., Fuks, M. Ya., Kosevich, V. M. (1972). Mekhanizm obrazovaniya i substruktura kondensirovannykh plenok. Moscow: Nauka, 320.
  12. Noyan, I. C., Cohen, J. B. (1987). Residual stress measurement by diffraction and interpretation. New York: Springer-Verlag, 350.
  13. Genzel, C., Reinmers, W. (1998). A study of x-ray residual-stress gradient analisys in thin-layers with strong filer texture. Phys. Stat. Solidi: A-Applied Research, 166 (2), 751–762. doi: 10.1002/(sici)1521-396x(199804)166:2<751::aid-pssa751>3.0.co;2-l
  14. Gergaud, P., Labat, S., Thomas, O. (1998). Limits of validity of the crystallite group method in stress determination of thin film structures. Thin Solid Films, 319 (1-2), 9–15. doi:10.1016/s0040-6090(97)01100-0
  15. Ignatovich, S. R., Zakiev, I. M. (2011). Universal'nyj mikro-nanoindenter «Mikron-gamma». Zavodskaja laboratorija. Diagnostika materialov, 77 (1), 61–67.
  16. Rutherford, K. L., Hutchings, I. M. (1996). A micro-abrasive wear test, with particular application to coated systems. Surface and Coatings Technology, 79(1-3), 231–239. doi: 10.1016/0257-8972(95)02461-1
  17. Caicedo, J. C., Amaya, C., Yate, L., Nos, O., Gomez, M. E., & Prieto, P. (2010). Hard coating performance enhancement by using [Ti/TiN]n, [Zr/ZrN]n and [TiN/ZrN]n multilayer system. Materials Science and Engineering: B, 171 (1-3), 56–61. doi: 10.1016/j.mseb.2010.03.069
  18. Sobol’, O. V. (2011). Control of the structure and stress state of thin films and coatings in the process of their preparation by ion-plasma methods. Physics of the Solid State, 53 (7), 1464–1473. doi: 10.1134/s1063783411070274
  19. Sobol’, O. V., Andreev, A. A., Grigoriev, S. N., Gorban’, V. F., Volosova, M. A., Aleshin, S. V., Stolbovoi, V. A. (2012). Effect of high-voltage pulses on the structure and properties of titanium nitride vacuum-arc coatings. Met Sci Heat Treat, 54(3-4), 195–203. doi:10.1007/s11041-012-9481-8

##submission.downloads##

Опубліковано

2015-06-17

Як цитувати

Соболь, О. В., Дмитрик, В. В., Погребной, Н. А., Ищенко, Г. И., Пинчук, Н. В., & Мейлехов, А. А. (2015). Дослідження можливостей використання метода структурної інженерії багатошарових періодичних систем для підвищення механічних властивостей покриттів, що застосовуються в якості захисних на деталях паротурбінний агрегатів. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(1(75), 50–56. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.43668

Номер

Том 3 № 1(75) (2015): Технології машинобудування

Розділ

Технології машинобудування

Ліцензія

Авторське право (c) 2015 Олег Валентинович Соболь, Виталий Владимирович Дмитрик, Николай Андреевич Погребной, Григорий Иванович Ищенко, Наталия Владимировна Пинчук, Андрей Александрович Мейлехов

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.