Формування багатокомпонентних покриттів за участю Ti, Cr, Al з бар’єрними шарами на сталях, титанових та твердих сплавах

Скорочена інформація про документ
dc.contributor.authorЛоскутова, Тетяна Володимирівна
dc.date.accessioned2021-04-13T14:23:48Z
dc.date.available2021-04-13T14:23:48Z
dc.date.issued2021
dc.description.abstractenThe dissertation is devoted to the solution of an important scientific and technical problem: development of scientific bases of creation of multicomponent coatings with barrier layers which structure includes chromium carbides, titanium carbide, titanium nitride, intermetallics of aluminium, chromium and titanium. The resulting coatings combine the required performance properties of some components (wear resistance, heat and corrosion resistance) with the barrier functions of others. Theoretical calculations of the equilibrium composition of multicomponent systems with the participation of titanium, aluminium, chromium, iron, tungsten, nitrogen, oxygen, chlorine, which allowed to determine the influence of process parameters (reaction medium composition, temperature, pressure) on the phase and chemical compositions of coatings and set optimal parameters of the process. The temperature range of stable existence of chromium carbides, which can be offered as barriers, has been established. It is established that on the studied alloys barrier layers can be obtained: by chromium plating, with the formation of chromium carbides layers (U8A steel); physical deposition from the gas phase of TiN (U8A steel, 9HS); nitriding followed by titanium alloying (U8A steel, VK8 hard alloy); formation of the TiN barrier layer during chromium aluminizing on BT6 titanium alloy. The influence of barrier layers based on chromium carbides, titanium nitride on the structure, phase and chemical compositions of titanium-alloy, chromium-titanium alloy, chromium alloy coatings obtained on the surface of the studied alloys was investigated. The mechanisms of their formation are offered. The physical-chemical properties of the obtained coatings were studied: micro-hardness, wear resistance, heat and corrosion resistance. The high micro-hardness of the obtained coatings was established due to the presence in their composition of chromium carbides layers, titanium, titanium nitride (13.0-35.6 GPa), intermetallics, oxides (1.9 - 12.6 GPa). It is shown that the application of the investigated coatings leads to an increase of 1.8-6.9 times the wear resistance of the initial alloys under dry friction. The cutting properties of MNSP from VK8 alloy with coatings increase by 8.3 times. It is established that the obtained coatings increase the heat resistance of U8A steel in an air atmosphere at 800 °C and its corrosion resistance in industrially important aggressive environments (technical water, nitric and organic acid solutions). The mechanisms of protective action of coatings are determined. It is shown that the application of chromium aluminized coating leads to increased corrosion resistance of BT6 alloy in solutions of organic acids and hydrogen peroxide. In the dissertation, new methods of obtaining coatings with a barrier component involving chromium carbides, titanium nitride are proposed. Coatings applied to the surface of VT6 titanium alloy, VK8 hard alloy were tested at Ukrainian enterprises.uk
dc.description.abstractruДиссертация посвящена решению важной научно-технической проблемы: развитию научных основ создания многокомпонентных покрытий с барьерными слоями, в состав которых входят карбиды хрома, карбид титана, нитрид титана, интерметаллиды алюминия, хрома и титана. Полученные покрытия сочетают необходимые эксплуатационные свойства одних составляющих (износостойкость, жаро- и коррозионную стойкостью) с барьерными функциями других. Проведены теоретические расчеты равновесного состава многокомпонентных систем с участием титана, алюминия, хрома, железа, вольфрама, азота, кислорода, хлора, которые позволили определить влияние параметров процесса (состава реакционной среды, температуры, давления) на фазовый и химический составы покрытий и установить оптимальные параметры процессов. Установлено температурную область стабильного существования карбидов хрома, которые могут быть предложены в качестве барьеров. Установлено, что на исследованных сплавах барьерные слои могут быть получены: хромированием, с образованием слоев карбидов хрома (сталь У8А) физическим осаждением из газовой фазы TiN (стали У8А, 9ХС), азотированием с последующим титаноалитированием (сталь У8А, твердый сплав ВК8) формированием барьерного слоя TiN при хромоалитировании титанового сплава ВТ6 Выявлено влияние барьерных слоев на основе карбидов хрома, нитрида титана на структуру, фазовый и химический составы титаноалитированных, хромотитаноалитированных, хромоалитированных покрытий, полученных на поверхностях исследуемых сплавов. Предложены механизмы их формирования. Исследованы физико-химические свойства полученных покрытий: микротвердость, износостойкость, жаро- и коррозионная стойкость. Установлено, что высокая микротвердость полученных покрытий обусловлена наличием в их составе слоев карбидов хрома, титана, нитрида титана (13,0-35,6ГПа), интерметаллидов, оксидов (1,9 - 12,6 ГПа). Показано, что нанесение исследуемых покрытий приводит к повышению в 1,8- 6,9 раз износостойкости исходных сплавов в условиях сухого трения. Режущие свойства многогранных неперетачиваемых твердосплавных пластин из сплава ВК8 с покрытиями увеличивается в 8,3 раза. Установлено, что полученные покрытия повышают жаростойкость стали У8А в атмосфере воздуха при 800ºС, коррозионную стойкость в промышленно важных агрессивных средах (технической воде, растворах азотной и органических кислот). Определены механизмы защитного действия покрытий. Показано, что нанесение хромолитированого покрытия приводит к повышению коррозионной стойкости сплава ВТ6 в растворах органических кислот и перекиси водорода. В рамках диссертационной работы предложены новые способы получения покрытий с барьерной составляющей с участием карбидов хрома, нитрида титана. Покрытия нанесенные на поверхность титанового сплава ВТ6, твердого сплава ВК8 были испытаны на предприятиях Украины.uk
dc.description.abstractukДисертація присвячена вирішенню важливої науково-технічної проблеми, а саме розвиткові наукових основ створення багатокомпонентних покриттів із бар’єрними шарами, до складу яких входять карбіди хрому, карбід титану, нітрид титану, інтерметаліди алюмінію, хрому та титану. Отримані покриття поєднують необхідні експлуатаційні властивості одних складових (зносостійкість, жаро- та корозійну стійкості) з бар’єрними функціями інших. Проведено теоретичні розрахунки рівноважного складу багатокомпонентних систем за участю титану, алюмінію, хрому, заліза, вольфраму, азоту, кисню, хлору, які дозволили визначити вплив параметрів процесу (складу реакційного середовища, температури, тиску) на фазовий та хімічний склади покриттів та встановити оптимальні параметри процесу. Встановлено температурну область стабільного існування карбідів хрому, які можуть бути запропоновані в якості бар’єрів. Встановлено, що на досліджених сплавах бар’єрні шари можуть бути отримані: хромуванням з утворенням шарів карбідів хрому (сталь У8А); фізичним осадженням із газової фази TiN (сталі У8А, 9ХС); азотуванням із подальшим титаноалітуванням (сталь У8А, твердий сплав ВК8); формуванням бар’єрного шару TiN під час хромоалітування на титановому сплаві ВТ6. Досліджено вплив бар’єрних шарів на основі карбідів хрому, нітриду титану на структуру, фазовий та хімічний склади титаноалітованих, хроматитаноалітованих, хромоалітованих покриттів, отриманих на поверхнях досліджуваних сплавів. Запропоновано механізми їх формування. Досліджено фізико-хімічні властивості отриманих покриттів: мікротвердість, зносостійкість, жаро- та корозійну стійкості. Встановлено високу мікротвердість отриманих покриттів, зумовлену наявністю в їх складі шарів карбідів хрому, титану, нітриду титану (13,035,6 ГПа), інтерметалідів, оксидів (1,9–12,6 ГПа). Показано, що нанесення досліджуваних покриттів призводить до підвищення в 1,86,9 разу зносостійкості вихідних сплавів за умов сухого тертя. Різальні властивості багатоганних непереточуваних твердосплавних пластин зі сплаву ВК8 з покриттями збільшуються у 8,3 разу. Встановлено, що отримані покриття підвищують жаростійкість сталі У8А в атмосфері повітря при 800 ºС та її корозійну стійкість у промислово важливих агресивних середовищах (технічній воді, розчинах нітратної та органічних кислот). Визначено механізми захисної дії покриттів. Показано, що нанесення хромолітованого покриття призводить до підвищення корозійної стійкості сплаву ВТ6 у розчинах органічних кислот та перекису водню. В рамках дисертаційної роботи запропоновано нові способи отримання покриттів із бар’єрною складовою за участю карбідів хрому, нітриду титану. Покриття, нанесені на поверхню титанового сплаву ВТ6, твердого сплаву ВК8, були випробувані на низці вітчизняних підприємств.uk
dc.format.page44 с.uk
dc.identifier.citationЛоскутова, Т. В. Формування багатокомпонентних покриттів за участю Ti, Cr, Al з бар’єрними шарами на сталях, титанових та твердих сплавах : автореф. дис. … д-ра техн. наук : 05.16.01 - металознавство та термічна обробка металів / Лоскутова Тетяна Володимирівна. – Київ, 2021. – 44 с.uk
dc.identifier.urihttps://ela.kpi.ua/handle/123456789/40569
dc.language.isoukuk
dc.publisherКПІ ім. Ігоря Сікорськогоuk
dc.publisher.placeКиївuk
dc.subjectвуглецева сталь У8Аuk
dc.subjectлегована сталь 9ХСuk
dc.subjectтитановий сплав ВТ6uk
dc.subjectтвердий сплав ВК8uk
dc.subjectдифузійне насиченняuk
dc.subjectбар’єрні шариuk
dc.subjectпокриттяuk
dc.subjectхромуванняuk
dc.subjectалюмохромуванняuk
dc.subjectхромоалітуванняuk
dc.subjectхромотитаноалітуванняuk
dc.subjectфазовий складuk
dc.subjectхімічний складuk
dc.subjectструктураuk
dc.subjectмікротвердістьuk
dc.subjectжаростійкістьuk
dc.subjectкорозійна стійкістьuk
dc.subjectзносостійкість в умовах тертя та ковзанняuk
dc.subjectU8A carbon steeluk
dc.subject9HS alloy steeluk
dc.subjectVT6 titanium alloyuk
dc.subjectVK8 solid alloyuk
dc.subjectdiffusion metallizationuk
dc.subjectbarrier layersuk
dc.subjectcoatingsuk
dc.subjectaluminizinguk
dc.subjectchrominguk
dc.subjectaluminium chrominguk
dc.subjectchromium-aluminizinguk
dc.subjectchromium titanium-aluminizinguk
dc.subjectphase compositionuk
dc.subjectchemical compositionuk
dc.subjectstructureuk
dc.subjectmicro-hardnessuk
dc.subjectheat resistanceuk
dc.subjectcorrosion resistanceuk
dc.subjectwear resistance in the conditions of friction and slidinguk
dc.subjectуглеродистая сталь У8Аuk
dc.subjectлегированная сталь 9ХСuk
dc.subjectтитановый сплав ВТ6uk
dc.subjectтвердый сплав ВК8uk
dc.subjectпокрытияuk
dc.subjectдиффузное насыщениеuk
dc.subjectбарьерные слоиuk
dc.subjectхромированиеuk
dc.subjectалюмохромированиеuk
dc.subjectхромоалитированиеuk
dc.subjectхромотитаноалитированиеuk
dc.subjectфазовый составuk
dc.subjectхимический составuk
dc.subjectструктураuk
dc.subjectмикротвердостьuk
dc.subjectжаростойкостьuk
dc.subjectкоррозионная стойкостьuk
dc.subjectизносостойкость в условиях сухого тренияuk
dc.subject.udc621.793.6:[(669.295+669.26):669.71]uk
dc.titleФормування багатокомпонентних покриттів за участю Ti, Cr, Al з бар’єрними шарами на сталях, титанових та твердих сплавахuk
dc.typeThesisuk

Файли

Контейнер файлів
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз
Назва:
Loskutova_aref.pdf
Розмір:
1.88 MB
Формат:
Adobe Portable Document Format
Опис:
Завантажити
Ліцензійна угода
Зараз показуємо 1 - 1 з 1
Ескіз недоступний
Назва:
license.txt
Розмір:
9.01 KB
Формат:
Item-specific license agreed upon to submission
Опис:
Завантажити

Зібрання

Автореферати (МТО)
Автореферати (вільний доступ)