Експериментальний аналіз впливу составів електроліту, щільності струму і тривалості процесу мікродугового оксидування на структурно-фазовий стан і властивості титанового сплаву ВТ3-1

Autor: Subbotinа, Valeria, Sоbоl, Oleg, Belozerov, Valery, Shnayder, Valentin, Smyrnov, Oleksandr
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 5, № 12 (107) (2020): Матеріалознавство; 6-15
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 5, № 12 (107) (2020): Материаловедение; 6-15
Eastern-European Journal of Enterprise Technologies; Том 5, № 12 (107) (2020): Materials Science; 6-15
ISSN: 1729-3774
1729-4061
Popis: It was determined that in an electrolyte containing 1.75 g/L KOH+1 g/L Na2SiO3+2 g/L NaAlO2, with an increase in current density from 15 A/dm2 to 50 A/dm2, the phase composition of the coating changes. In the three-phase state (aluminum titanate, rutile, and amorphous-like phase), with increasing j, instead of an amorphous-like phase, a crystalline mullite phase appears. The hardness of the coating increases from 5400 MPa to 12500 MPa. It was found that, in combination with aluminum titanate, mullite is the basis for achieving high hardness in the coating. The formation of a ceramic micro-arc oxide coating on the surface of the VT3-1 titanium alloy makes it possible to reduce the dry friction coefficient by more than 5 times to f=0.09.The effect of electrolysis conditions during micro-arc oxidation of the VT3-1 alloy (titanium-based) on the growth kinetics, surface morphology, phase-structural state, and physical and mechanical characteristics (hardness, coefficient of friction) of oxide coatings was studied. It was found that the process in the mode of micro-arc discharges is stably implemented on the VT3-1 alloy in an alkaline (KOH) electrolyte with additions of sodium aluminate (NaAlO2) and liquid glass (Na2SiO3). This makes it possible to obtain coatings up to 250 μm thick. In this case, a linear dependence of the coating thickness on the time of the MAO process is observed. The growth rate of the coating increases with increasing current density. The highest growth rate was 1.13 μm/min. It was revealed that in an electrolyte containing 1 g/L KOH+14 g/L NaAlO2 with an increase in the duration of oxidation from 60 to 180 minutes, the relative content of the high-temperature phase, rutile, increases. In the coatings obtained in the electrolyte 1.75 g/L KOH+1 g/L Na2SiO3+2 g/L NaAlO2, with an increase in the duration of the MAO process, the relative content of the amorphous-like phase decreases and the content of the crystalline phase of mullite (3Al2O3·2SiO2) increases
Исследовано влияние условий электролиза при микродуговом оксидировании сплава ВТ3-1 (на основе титана) на кинетику роста, морфологию поверхности, фазово-структурное состояние и физико-механические характеристики (твердость, коэффициент трения) оксидных покрытий. Установлено, что процесс в режиме микродуговых разрядов устойчиво реализуется на сплаве ВТ3-1 в щелочном (КOH) электролите с добавками алюмината натрия (NaAlO2) и жидкого стекла (Na2SiO3). Это позволяет получать покрытия толщиной до 250 мкм. При этом наблюдается линейная зависимость толщины покрытия от времени МДО-процесса. Скорость роста покрытия увеличивается с повышением плотности тока. Наибольшая скорость роста составила 1.13 мкм/мин. Выявлено, что в электролите содержащем 1 г/л КОН+14 г/л NaAlO2 с увеличением длительности оксидирования от 60 до 180 минут повышается относительное содержание высокотемпературной фазы – рутила. В покрытиях, полученных в электролите 1,75 г/л КОН+1 г/л Na2SiO3+2 г/л NaAlO2 с увеличение длительности МДО-процесса уменьшается относительное содержание аморфноподобной фазы и увеличивается содержание кристаллической фазы муллита (3Al2O3·2SiO2).Определено, что в электролите содержащем 1,75 г/л КОН+1 г/л Na2SiO3+2 г/л NaAlO2 при увеличении плотности тока от 15 А/дм2 до 50 А/дм2 происходит изменение фазового состава покрытия. В 3-х фазном состоянии (титанат алюминия, рутил и аморфноподибна фаза) при увеличении j вместо аморфноподобной фазы наблюдается появление кристаллической фазы муллита. При этом твердость покрытия увеличивается от 5400 МПа до 12500 МПа. Установлено, что в сочетании с титанатом алюминия муллит является основой достижения в покрытии высокой твердости. Формирование на поверхности титанового сплава ВТ3-1 керамического микродугового оксидного покрытия позволяет более чем в 5 раз снизить коэффициент сухого трения до величины f=0.09
Досліджено вплив умов електролізу при мікродуговому оксидуванні сплаву ВТ3-1 (на основі титану) на кінетику росту, морфологію поверхні, фазово-структурний стан і фізико-механічні характеристики (твердість, коефіцієнт тертя) оксидних покриттів. Встановлено, що процес в режимі мікродугових розрядів стійко реалізується на сплаві ВТ3-1 в лужному (КOH) електроліті з добавками алюмінату натрію (NaAlO2) і рідкого скла (Na2SiO3). Це дозволяє отримувати покриття товщиною до 250 мкм. При цьому спостерігається лінійна залежність товщини покриття від часу МДО-процесу. Швидкість росту покриття збільшується з підвищенням щільності струму. Найбільша швидкість росту склала 1.13 мкм/хв. Виявлено, що в електроліті який містить 1 г/л КОН+14 г/л NaAlO2 зі збільшенням тривалості оксидування від 60 до 180 хвилин підвищується відносний вміст високотемпературної фази – рутилу. У покриттях, отриманих в електроліті 1,75 г/л КОН+1 г/л Na2SiO3+2 г/л NaAlO2 зі збільшення тривалості МДО-процесу зменшується відносний вміст аморфноподібної фази і збільшується вміст кристалічної фази мулліту (3Al2O3·2SiO2).Визначено, що в електроліті який містить 1,75 г/л КОН+1 г/л Na2SiO3+2 г/л NaAlO2 при збільшенні щільності струму від 15 А/дм2 до 50 А/дм2 відбувається зміна фазового складу покриття. В 3-х фазному стані (титанат алюмінію, рутил і аморфноподібна фаза) при збільшенні j замість аморфноподібної фази спостерігається поява кристалічної фази мулліту. При цьому твердість покриття збільшується від 5400 МПа до 12500 МПа. Встановлено, що мулліт в поєднанні з титанатом алюмінію є основою досягнення в покритті високої твердості. Формування на поверхні титанового сплаву ВТ3-1 керамічного мікродугового оксидного покриття дозволяє більш ніж в 5 разів знизити коефіцієнт сухого тертя до величини f=0.09
Databáze: OpenAIRE
Externí odkaz: