Електроіскрове легування сплаву ВТ22 електродними матеріалами з хромом і вольфрамом
Досліджена залежність ерозійних характеристик електродного матеріалу з Cr та W під час нанесення електроіскрового покриву (ЕІП) на титановий сплав ВТ22. Встановлено взаємозв’язок між фазовим складом, структурою та триботехнічними властивостями ЕІЛ покриву. Показано, що оптимальні триботехнічні влас...
Збережено в:
| Дата: | 2011 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Ukrainian |
| Опубліковано: |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України
2011
|
| Назва видання: | Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138131 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Електроіскрове легування сплаву ВТ22 електродними матеріалами з хромом і вольфрамом / О.В. Паустовський, В. І. Новікова, І.І. Тимофєєва, О.Г. Моляр, Ю.В. Губін, Н.М. Мордовець, Л.П. Ісаєва, А.Д. Костенко // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2011. — Т. 47, № 1. — С. 109-112. — Бібліогр.: 6 назв. — укp. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
irk-123456789-138131 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
irk-123456789-1381312018-06-19T03:07:25Z Електроіскрове легування сплаву ВТ22 електродними матеріалами з хромом і вольфрамом Паустовський, О.В. Новікова, В.І. Тимофєєва, І.І. Моляр, О.Г. Губін, Ю.В. Мордовець, Н.М. Ісаєва, Л.П. Костенко, А.Д. Короткі повідомлення Досліджена залежність ерозійних характеристик електродного матеріалу з Cr та W під час нанесення електроіскрового покриву (ЕІП) на титановий сплав ВТ22. Встановлено взаємозв’язок між фазовим складом, структурою та триботехнічними властивостями ЕІЛ покриву. Показано, що оптимальні триботехнічні властивості має покрив, одержаний з вольфраму: мікротвердість 16 GPа, зносотривкість 4,9 µm/km за швидкості ковзання 5 m/s та навантаження 0,5 МPа. Исследована зависимость эрозионных характеристик электродных материалов из Cr и W при нанесении электроискрового покрытия на сплав ВТ22. Установлена взаимосвязь между фазовым составом, структурой и триботехническими свойствами ЭИЛ покрытий. Показано, что оптимальными свойствами обладает покрытие, полученное из вольфрама: микротвердость 16 GPа, износостойкость 12,5 µm/km при скорости скольжения 5 m/s и нагрузке 0,5 МPа. The dependence of erosion characteristics of electrode materials of chromium and tungsten under application of electrospark coatings on ВТ22 alloy has been investigated. The relation between the phase composition, structure and tribotechnical properties of sparkalloyed coatings have been established. It was shown that the coating obtained from the tungsten possesses the optimal properties: micro-hardness of 16 GPa, wear resistance 12.5 µm/km at a sliding speed of 5 m/s and load of 0.5 MPa. 2011 Article Електроіскрове легування сплаву ВТ22 електродними матеріалами з хромом і вольфрамом / О.В. Паустовський, В. І. Новікова, І.І. Тимофєєва, О.Г. Моляр, Ю.В. Губін, Н.М. Мордовець, Л.П. Ісаєва, А.Д. Костенко // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2011. — Т. 47, № 1. — С. 109-112. — Бібліогр.: 6 назв. — укp. 0430-6252 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138131 uk Фізико-хімічна механіка матеріалів Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| language |
Ukrainian |
| topic |
Короткі повідомлення Короткі повідомлення |
| spellingShingle |
Короткі повідомлення Короткі повідомлення Паустовський, О.В. Новікова, В.І. Тимофєєва, І.І. Моляр, О.Г. Губін, Ю.В. Мордовець, Н.М. Ісаєва, Л.П. Костенко, А.Д. Електроіскрове легування сплаву ВТ22 електродними матеріалами з хромом і вольфрамом Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| description |
Досліджена залежність ерозійних характеристик електродного матеріалу з Cr та W під час нанесення електроіскрового покриву (ЕІП) на титановий сплав ВТ22. Встановлено взаємозв’язок між фазовим складом, структурою та триботехнічними властивостями ЕІЛ покриву. Показано, що оптимальні триботехнічні властивості має покрив, одержаний з вольфраму: мікротвердість 16 GPа, зносотривкість 4,9 µm/km за швидкості ковзання 5 m/s та навантаження 0,5 МPа. |
| format |
Article |
| author |
Паустовський, О.В. Новікова, В.І. Тимофєєва, І.І. Моляр, О.Г. Губін, Ю.В. Мордовець, Н.М. Ісаєва, Л.П. Костенко, А.Д. |
| author_facet |
Паустовський, О.В. Новікова, В.І. Тимофєєва, І.І. Моляр, О.Г. Губін, Ю.В. Мордовець, Н.М. Ісаєва, Л.П. Костенко, А.Д. |
| author_sort |
Паустовський, О.В. |
| title |
Електроіскрове легування сплаву ВТ22 електродними матеріалами з хромом і вольфрамом |
| title_short |
Електроіскрове легування сплаву ВТ22 електродними матеріалами з хромом і вольфрамом |
| title_full |
Електроіскрове легування сплаву ВТ22 електродними матеріалами з хромом і вольфрамом |
| title_fullStr |
Електроіскрове легування сплаву ВТ22 електродними матеріалами з хромом і вольфрамом |
| title_full_unstemmed |
Електроіскрове легування сплаву ВТ22 електродними матеріалами з хромом і вольфрамом |
| title_sort |
електроіскрове легування сплаву вт22 електродними матеріалами з хромом і вольфрамом |
| publisher |
Фізико-механічний інститут ім. Г.В. Карпенка НАН України |
| publishDate |
2011 |
| topic_facet |
Короткі повідомлення |
| url |
http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/138131 |
| citation_txt |
Електроіскрове легування сплаву ВТ22 електродними матеріалами з хромом і вольфрамом / О.В. Паустовський, В. І. Новікова, І.І. Тимофєєва, О.Г. Моляр, Ю.В. Губін, Н.М. Мордовець, Л.П. Ісаєва, А.Д. Костенко // Фізико-хімічна механіка матеріалів. — 2011. — Т. 47, № 1. — С. 109-112. — Бібліогр.: 6 назв. — укp. |
| series |
Фізико-хімічна механіка матеріалів |
| work_keys_str_mv |
AT paustovsʹkijov elektroískroveleguvannâsplavuvt22elektrodnimimateríalamizhromomívolʹframom AT novíkovaví elektroískroveleguvannâsplavuvt22elektrodnimimateríalamizhromomívolʹframom AT timofêêvaíí elektroískroveleguvannâsplavuvt22elektrodnimimateríalamizhromomívolʹframom AT molârog elektroískroveleguvannâsplavuvt22elektrodnimimateríalamizhromomívolʹframom AT gubínûv elektroískroveleguvannâsplavuvt22elektrodnimimateríalamizhromomívolʹframom AT mordovecʹnm elektroískroveleguvannâsplavuvt22elektrodnimimateríalamizhromomívolʹframom AT ísaêvalp elektroískroveleguvannâsplavuvt22elektrodnimimateríalamizhromomívolʹframom AT kostenkoad elektroískroveleguvannâsplavuvt22elektrodnimimateríalamizhromomívolʹframom |
| first_indexed |
2025-07-10T05:10:15Z |
| last_indexed |
2025-07-10T05:10:15Z |
| _version_ |
1837235435461410816 |
| fulltext |
109
Ô³çèêî-õ³ì³÷íà ìåõàí³êà ìàòåð³àë³â. – 2011. – ¹ 1. – Physicochemical Mechanics of Materials
КОРОТКІ ПОВІДОМЛЕННЯ
ЕЛЕКТРОІСКРОВЕ ЛЕГУВАННЯ СПЛАВУ ВТ22 ЕЛЕКТРОДНИМИ
МАТЕРІАЛАМИ З ХРОМОМ І ВОЛЬФРАМОМ
О. В. ПАУСТОВСЬКИЙ 1, В. І. НОВІКОВА 1, І. І. ТИМОФЄЄВА 1, О. Г. МОЛЯР 2,
Ю. В. ГУБІН 1, Н. М. МОРДОВЕЦЬ 1, Л. П. ІСАЄВА 1, А. Д. КОСТЕНКО 1
1 Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України, Київ;
2 Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України, Київ
Досліджена залежність ерозійних характеристик електродного матеріалу з Cr та W
під час нанесення електроіскрового покриву (ЕІП) на титановий сплав ВТ22. Вста-
новлено взаємозв’язок між фазовим складом, структурою та триботехнічними влас-
тивостями ЕІЛ покриву. Показано, що оптимальні триботехнічні властивості має
покрив, одержаний з вольфраму: мікротвердість 16 GPа, зносотривкість 4,9 µm/km
за швидкості ковзання 5 m/s та навантаження 0,5 МPа.
Ключові слова: електроіскрове легування, високоміцний титановий сплав, струк-
тура, триботехнічні властивості.
У сучасному машино- та авіабудуванні широко використовують титанові спла-
ви, особливо високоміцний сплав ВТ22. Вони володіють підвищеною хімічною ак-
тивністю та схильністю до схоплювання з металами, через що мають низьку зносо-
тривкість. Тому сплав ВТ22 застосовують тільки з модифікованими поверхнями [1].
Один із методів нанесення на його поверхню захисних покривів – електроіскрове ле-
гування (ЕІЛ), основна особливість якого полягає в одержанні легованого шару, міц-
но зчепленого з підкладкою. Обладнання для ЕІЛ просте і зручне конструкційно. Цей
метод перспективний і використовує електричні імпульси малої тривалості та високу
силу струму [2–5].
Нижче досліджено структуру та властивості ЕІЛ покривів із Cr і W на сплаві
ВТ22. Легували на установці ЕФІ-46А в такому режимі: I = 1,5 А; С = 300 µF.
Триботехнічні характеристики композицій оцінювали на установці М-22М [6],
яка фіксувала коефіцієнт тертя (f) і інтенсивність зношування зразка (I, µm/km) за
схемою вкладиш–вал. Триботехнічні показники визначали на повітрі без подачі мас-
тила в зону контакту в парі зі сталлю 65Г при V = 5 і 10 m/s і навантаженні Р = 0,5 і
1,0 МPа. Металографічний аналіз виконували на мікроскопі МИМ-9, дюрометричний
– на ПМТ-3, рентгенофазовий – на ДРОН-3М у CuKα-променях.
Досліджено вплив фазового складу анода на основні параметри ЕІЛ сплаву: пи-
тому ерозію анода ∆а, питомий приріст ваги катода ∆с, вимірювані за кожну хвилину
обробки на 1 sm2 поверхні; сумарну ерозію анода Σ∆а, сумарний приріст ваги катода
Σ∆с, вимірювані за час легування τ = 8 min/sm2 (притомний час легування); середній
коефіцієнт масопереносу матеріалу c
a
K Σ∆
∆ =
Σ∆
при τ = 7 min/sm2. Побудовано (рис. 1)
кінетичні криві сумарної ерозії анода і сумарного приросту ваги катода за 7 min. Най-
більша ерозія анода на восьмій хвилині легування. Очевидно, це обумовлено крих-
кими оксидами TiO2, які сприяють його руйнуванню (табл. 1), збільшуючи кількість
Контактна особа: О. Г. МОЛЯР, e-mail: molyar@imp.kiev.ua
110
твердої фази в продуктах ерозії. Приріст ваги катода поступово зростає з тривалістю
легування (рис. 1). Коефіцієнт масопереносу матеріалу з Сr i W після легування 7 min
у середньому становить 0,35 (схема на рис. 1).
Таблиця 1. Фазовий склад поверхонь сплаву ВТ22 після ЕІЛ
Матеріал електрода Поверхня
Cr Cr(Ті), Cr2Ti, CrТіО3, СrО1–х, СrN, СrNHO, β-Ті
W W, TiхW1–х, WO, Ti4O7
Рис. 1. Кінетичні залежності сумарних приросту катода Σ∆с і ерозії анода Σ∆а
від часу ЕІЛ, коли катод – сплав ВТ22, а анод – Cr (а) та коли катод – сплав ВТ22,
а анод – W (b). Графік на рисунку – залежність коефіцієнта переносу від часу
легування τ після ЕІЛ електродом із хрому та підкладки із сплаву ВТ22.
Fig. 1. Kinetic dependences of summary growth of catode Σ∆с and summary erosion
of anode Σ∆а on treatment time by spark treatment, catode – ВТ22 alloy, anode – Cr (a) and
cathode – ВТ22 alloy, anode – W (b). Plot in the figure – dependence of deposition coefficient
on treatment time, τ, after spark treatment with a chromium electrode and ВТ22 alloy base.
Під час ЕІЛ у мікрованні розплаву на робочій поверхні сплаву продукти елект-
роерозії взаємодіють у рідкій, газовій і твердій фазах з матеріалами підкладки та
компонентами повітря [4]. У результаті формується поверхневий покрив з іншим, ніж
в електродах, фазовим складом. За надшвидкого охолодження рідини й конденсації
газової фази можливе утворення метастабільних складників. На поверхні виникає
шар з інтерметалідів ТіCr2,TixW1–x, оксидів ТіО, Ті4О7, CrO, вольфраму (табл. 1). Ос-
новна фаза тут – інтерметалід TiСr2 і W.
Одержані ЕІЛ покриви мають товщину 45 µm. Мікротвердість легованих шарів
для хрому 11 GPа, а для вольфраму 16 GPа (табл. 2). Мікроструктура вихідного спла-
ву – α+β-Ti з мікротвердістю Нµ = 4,4 GPа. Під ЕІЛ покривами на глибині до 1 µm
розміщена зона термічного впливу. Під час ЕІЛ у сплаві ВТ22 на глибині 20...50 µm
змінюється внутрішньозеренна мікроструктура, а також морфологія виділення α-фази
всередині колишнього β-зерна, що свідчить про нагрівання до температури, яка не
перевищує α+β → β-перетворення (∼900°С). В α+β-суміші підвищується вміст β-фа-
зи (рис. 2).
Таблиця 2. Результати металографічного і дюрометричного аналізів покривів,
термічної зони та підкладки зі сплаву ВТ22
Мікротвердість, GPа Матеріал
електрода
Товщина шару,
µm шару термічної зони сплаву
Сr 45 11 9 4,4
W 45 16 9 4,2
111
Рис. 2. Структура ЕІЛ покриву із хрому і підкладки зі сплаву ВТ22 (а)
та із вольфраму і підкладки ВТ22 (b).
Fig. 2. Structure of spark alloyed chromium coating and substrate of ВТ22 alloy (a)
and tungsten and also of ВТ22 substrate (b).
За швидкості ковзання V = 5 m/s триботехнічні характеристики зміцнених по-
кривів із вольфраму збільшуються проти покривів із хрому в 1,1 рази (рис. 3а), а за
швидкості V = 10 m/s коефіцієнт тертя f цього покриву в 1,1 рази менший, ніж із хро-
му. Таким чином, оптимальними для ЕІЛ покриву із вольфраму є значення коефіцієн-
та тертя f = 0,38 і інтенсивності зношування I = 28 µm/km за швидкості ковзання
V = 10 m/s, а за швидкості 1 m/s інтенсивність зношування покриву з вольфраму міні-
мальна.
Рис. 3. Коефіцієнт тертя (f) та інтенсивність зношування (I) ЕІЛ покривів із хрому (1)
та вольфраму (2) на підкладці із сплаву ВТ22 за швидкості ковзання V = 5 (а) і 10 m/s (b).
Fig. 3. Friction coefficient (f) and wear intensity (I) of spark-alloyed chromium (1)
and tungsten coatings (2) on ВТ22 base with sliding speed V = 5 (a) and 10 m/s (b).
ВИСНОВКИ
За електроіскрового легування сплаву ВТ22 електродом з Cr i W оптимально
збільшуються вага катода (Σ∆с = 8·10–4 sm), ерозія анода (Σ∆а = 2·10–3 sm) і коефіцієнт
переносу K = 0,35. В електроіскровому покриві з Cr утворюються оксиди ТіО, CrO та
інтерметалід TiCr2. Останній і оксид ТіO збільшують зносотривкість зміцненого ша-
ру. Найбільші зносотривкість І = 28 µm/km і коефіцієнт тертя f = 0,38 має ЕІЛ покрив
з вольфраму за швидкості ковзання 10 m/s і навантаження 0,5 МPа, мінімальну (I =
= 12,5 µm/km) – за швидкості ковзання 5 m/s. Мікротвердість шарів із Cr та W стано-
вить 11 і 16 GPа відповідно, а їх товщина 45 µm.
РЕЗЮМЕ. Исследована зависимость эрозионных характеристик электродных мате-
риалов из Cr и W при нанесении электроискрового покрытия на сплав ВТ22. Установлена
взаимосвязь между фазовым составом, структурой и триботехническими свойствами ЭИЛ
покрытий. Показано, что оптимальными свойствами обладает покрытие, полученное из
112
вольфрама: микротвердость 16 GPа, износостойкость 12,5 µm/km при скорости скольже-
ния 5 m/s и нагрузке 0,5 МPа.
SUMMARY. The dependence of erosion characteristics of electrode materials of chromium
and tungsten under application of electrospark coatings on ВТ22 alloy has been investigated.
The relation between the phase composition, structure and tribotechnical properties of spark-
alloyed coatings have been established. It was shown that the coating obtained from the tungsten
possesses the optimal properties: micro-hardness of 16 GPa, wear resistance 12.5 µm/km at a
sliding speed of 5 m/s and load of 0.5 MPa.
1. Втомні характеристики титанового сплаву ВТ22 із зносостійкими покривами
/ В. О. Краля, О. Г. Моляр, А. М. Хімко та ін. // Фіз.-хім. механіка матеріалів. – 2006.
– № 6. – С. 119–122.
(Kralya V. O., Molyar О. H., Khimko A. M., and Puhachevs’kyi D. O. Fatigue Characteris-
tics of VT22 Titanium Alloy with Wear-Resistant Coatings // Materials Science. – 2006.
– № 6. – P. 119–122.)
2. Верхотуров А. Д., Подчерняева И. А., Егоров. Ф. Ф. Электродные материалы для элек-
троискрового легирования. – М.: Наука, 1988. – 200 с.
3. Лазерное и электроэрозионное упрочнение / В. С. Коваленко, А. Д. Верхотуров,
Н. Ф. Головко, И. А. Подчерняева. – М.: Наука, 1986. – 375 с.
4. Ким В. А., Коротаев Д. Н., Голик А. В. Влияние условий электроискровой обработки
на эрозионный процесс // Физика и химия обработки материалов. – 2001. – № 1.
– С. 78–81.
5. Верхотуров А. Д., Муха И. М. Технология электроискрового покрытия металлических
поверхностей. – К.: Техника, 1982. – 179 с.
6. Колесниченко Л. Ф., Полотай В. В., Заболотный В. В. Методика изучения трения и
износа металлокерамических материалов // Порошковая металлургия. – 1970. – № 3.
– С. 61–66.
Одержано 26.11.2010
|