| Popis: |
Наведено результати експериментальних досліджень впливу умов титаноалітування, стану поверхні жароміцного сплаву ХН55ВМТКЮ на фазовий і хімічний склади, структуру, мікротвердість покриттів. Титаноалітування проводили в суміші порошків (% мас): Ti(50); Al(10); Al2O3 (35); NH4Cl (5), в закритому реакційному просторі в контейнерах з плавким затвором при температурі 1050 °С впродовж 4-6 годин. Встановлено вплив часу насичення, швидкості охолодження після ХТО, бар’єрного шару (Ti,Zr)N на поверхні сплаву та будову покриттів. Показано, що покриття складаються з зони сполук, до якої входять шари фаз NiAl (фаза), AlNi2Ti, Ni0,2Al0,4Ti0,4(λ-фаза), шари оксидів Ti4Ni2O, Me3Ni3O, Ti(N, O), Al2O3, включення в зоні шарів на основі сполук (Ni, Co)7 (Cr, W, Re, Mo)6 (μ-фази), та перехідної зони. Присутність бар’єрного шару приводить до утворення на поверхні фази Ni0,2Al0,4Ti0,4, зміни структури центральної частини покриття. Замість дрібних включень μ-фази на фоні шарів інтерметалідів під шаром (Ti, Zr)N розташовані порівняно великі включення цих фаз. Мікротвердість шару (Ti,Zr)N після ХТО становила 22,1 ГПа. Отримані в роботі покриття за складом, структурою можуть бути перспективними в умовах дії високих температур, агресивних середовищ. Issues. To prevent surface oxidation of high-temperature alloys is possible by using diffusion coatings, composed of layers with barrier functions. Last inhibit undesirable redistribution of elements at high temperatures. Objective. The establishment of the heat-resisting alloy ХН55ВМТКЮ with a barrier layer (Ti, Zr) N coating titanium aluminizing, the study of phase and chemical compositions, structure, properties. Methods. The barrier layer was applied by physical deposition from the gas phase. Titanium aluminizing was performed in a mixture of powders (wt%): Ti (50); Al (10); Al2O3 (35) NH4Cl (5), in the closed reactionary space in containers with fusible shutter at a temperature of 1050 °C for 4 hours. Resulting in the coating were studied modern methods of materials science: X-ray diffraction, microprobe, metallographic and other physic-methods. Results. The effect of saturation time, cooling rate after HTO, a barrier layer (Ti, Zr) N on the surface of the alloy and structure of the coatings. It is shown that the coating consists of a zone of joints, which includes layers of Ni2AlTi phases, NiAl, Ni0,2Al0,4Ti0,4 (λ-phase), the layers of oxides Ti4Ni2O, Me3Ni3O, Ti(N, O), Al2O3, the inclusion in the zone of the layers, connection-oriented (Ni, Co)7 (Cr, W, Re, Mo)6 (μ-phase), and transition zone. The presence of the barrier layer leads to the formation on the surface of the Ni 0,2Al0,4Ti0,4, changes in the structure of the central part of the coating. Instead of small inclusions μ-phase layer of (Ti, Zr) N (method 1), are relatively large inclusions of this phase (method 3). The microhardness of the layer (Ti, Zr) N after HTO was 22.1 GPA. The microhardness of the layers of individual compounds, heterogeneous layers obtained is in the range of 2.4 to 15.3 GPA. Conclusions. Found that when titanium aluminizing of heat resistant alloy ХН55ВМТКЮ diffusion area is formed on the basis of oxides, intermetallic compounds of titanium and aluminum, a barrier layer (Ti, Zr) N with high hardness, high content of aluminum. Obtained coating composition, the structure may be promising in terms of exposure to high temperatures, aggressive environments. Проблематика. Предотвратить поверхностное окисление жаропрочных сплавов возможно при использовании диффузионных покрытий, в состав которых входят слои с барьерными функциями. Последние тормозят нежелательное перераспределение элементов при высоких температурах. Цель исследования. Создание на жаропрочном сплаве ХН55ВМТКЮ с барьерным слоем (Ti, Zr) N титаноалитированого покрытия, исследования фазового и химического составов, структуры, свойств. Методика реализации. Барьерный слой наносили методом физического осаждения из газовой фазы. Титаноалитирование проводили в смеси порошков (% масс): Ti (50); Al (10); Al2O3 (35) NH4Cl (5), в закрытом реакционном пространстве в контейнерах с плавким затвором при температуре 1050 °С в течение 4 часов. Полученные в работе покрытия были исследованы современными методами физического материаловедения: рентгеноструктурным, микрорентгеноспектральным, металлографическим, дюрометрическим. Результаты исследований. Установлено влияние времени насыщения, скорости охлаждения после ХТО, барьерного слоя (Ti, Zr) N на поверхности сплава и строение покрытий. Показано, что покрытия состоят из зоны соединений, в которую входят слои фаз Ni2AlTi, NiAl, Ni0,2Al0,4Ti0,4 (λ-фаза), слои оксидов Ti4Ni2O, Me3Ni3O, Ti(N, O), Al2O3, включение в зоне слоев на основе соединений (Ni, Co)7 (Cr, W, Re, Mo)6 (μ-фазы), и переходной зоны. Присутствие барьерного слоя приводит к образованию на поверхности фазы Ni0,2Al0,4Ti0,4, изменения структуры центральной части покрытия. Вместо мелких включений μ-фазы у слоя (Ti, Zr) N (способ 1), расположены сравнительно крупные включения данной фазы (способ 3). Микротвердость слоя (Ti, Zr) N после ХТО составляла 22,1 ГПа. Микротвердость слоев отдельных соединений, гетерогенных слоев полученных в работе, находится в пределах 2,4 - 15,3 ГПа. Выводы. Установлено, что при титаноалитировании жаропрочного сплава ХН55ВМТКЮ формируется диффузионная зона на основе оксидов, интерметаллидов титана и алюминия, барьерного слоя (Ti, Zr) N с высокой микротвердостью, значительным содержанием алюминия. Полученные в работе покрытия по составу, структуре могут быть перспективными в условиях воздействия высоких температур, агрессивных сред. |
