Оценка влияния структуры и химического состава плазменно-напыленных покрытий на их адгезионные и триботехнические свойства

Определение степени влияния структуры и химического состава газотермических покрытий на их механические свойства — актуальная задача при подборе оптимальных режимов напыления, когда требуется получить покрытия с заданными свойствами. Применение Al2O3 в качестве электроизоляционных покрытий (ЭИП) в термоядерных реакторах выявило ряд проблем, основной из которых является высокий коэффициент трения μ = 0,45–0,95 при скольжении без смазки. Высокий коэффициент трения — главный фактор больших сдвиговых напряжений в ЭИП, вызывающий когезионное/адгезионное разрушение (отслоение, отрыв и т.п.). Одним из способов снижения касательных напряжений является нанесение дополнительного трибологического слоя на наиболее нагруженную поверхность детали с ЭИП, обладающего одновременно высокими триботехническими и электроизоляционными свойствами. Исследована возможность применения в качестве антифрикционного покрытия плазменного оксидного покрытия Al2O3–40%TiO2, Cr2O3. Установлено, что триботехнические свойства плазменных покрытий сильно зависят от их микроструктуры, включений и когезионной прочности. Адгезионная прочность может также являться фактором триботехнических свойств плазменных покрытий.

Литература

[1] Погребняк А.Д., Ильяшенко М.В., Братушка С.Н., Понарядов В.В., Ердыбаева Н.К. Физико-механические свойства керамических и металлокерамических покрытий, нанесенных плазменно-детонационным способом. ФИП, 2006, т. 4, № 1-2, c. 48–72.

[2] Power Generation. Available at: http://www.sulzer.com/en/ Industries/Power-Generation (дата обращения 24 февраля 2014).

[3] Гальченко Н.К., Самарцев В.П., Кашина Е.Е., Белюк С.И., Панин В.Е. Особенности формирования структуры и свойства металлокерамических покрытий в системах Al2O3–CrxNy, Al2O3–CrxNy. Физическая мезомеханика, 2004, т. 7, спец. вып., ч. 2, c. 177–180.

[4] Кривченко О.В, Курило Ю.П., Шепелев А.Г. Оптимальный материал для термоядерной энергетики будущего. Вопросы атомной науки и техники, 2011, № 6(19), c. 62–70.

[5] Hodgson E.R., Shikama T. Radiation Effects on the Physical Properties of Dielectric Insulators for Fusion Reactors. Comprehensive Nuclear Materials, 2012, vol. 4, pp. 701–724.

[6] Rodchenkov B.S., Ivanov V.M., Kalinin G.M., Kozlov A.V., Strebkov Yu.S., Scherbakov E.N. Neutron irradiation effects on properties of insulator coating for ITER in-vessel components. Journal of Nuclear Materials, 2004, vol. 329–333, issue 1–3, part B, pp. 1486–1489.

[7] Ibarra A., Hodgson E.R. The ITER project: The role of insulators. Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms, 2004, vol. 218, issue 1–4, pp. 29–35.

[8] Shikama T., Knitter R., Konys J., Muroga T., Tsuchiya K., Moesslang A., Kawamura H., Nagata S. Status of development of functional materials with Perspective on beyond-ITER. Fusion Engineering and Design, 2008, vol. 83, issues 7–9, pp. 976–982.

[9] AMPERIT® OXIDES – Maximum reliability through excellent wear protection, and chemical and thermal stability. URL: http://www.hcstarck.com/en/products/ amperitreg_thermal_spray_powders/oxides.html (дата обращения 24 июля 2014).

[10] Get More From Your Coatings With Praxair Surface Technologies. URL: http://www.praxairsurfacetechnologies.com/ (дата обращения 19 июля 2014).

[11] Bolelli G., Cannillo V., Lusvarghi L., Manfredini T. Wear behaviour of thermally sprayed ceramic oxide coatings. Wear, 2006, vol. 261, issue 11–12, pp. 1298–1315.

[12] Ouyang J.H., Sasaki S. Tribological characteristics of low-pressure plasma-sprayed Al2O3 coating from room temperature to 800 °C. Tribology International, 2005, vol. 38, issue 1, pp. 49–57.

[13] Tian W., Wang Y., Yang Y. Three body abrasive wear characteristics of plasma sprayed conventional and nanostructured Al2O3–13%TiO2 coatings. Tribology International, 2010, vol. 43, issue 5–6, pp. 876–881.

[14] Gadow R., Scherer D. Ceramic and Metallurgical Composite Coatings with Advanced Tribological Properties under Dry Sliding Conditions. Proceedings of the International Thermal Spray Conference, 2001, pp. 1069–1074.

[15] Sure J., Shankar A.R., Mugali U.K. Surface modification of plasma sprayed Al2O3–40wt%TiO2 coatings by pulsed Nd:YAG laser melting. Optics&Laser Technology, 2013, vol. 48, pp. 366–374.

[16] Пузряков А.Ф. Теоретические основы технологии плазменного напыления. Москва, Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 360 с.

[17] Ульяницкий В.Ю., Штерцер А.А., Злобин С.Б., Матренин В.И., Щипанов И.В., Серых С.Ю., Стихин А.С., Третьякова Л.М., Садыков В.А., Павлова С.Н., Тихов С.Ф., Кузьмин В.А. 3-Детонационное напыление – для решения задач водородной техники. Альтернативная энергетика и экология, 2006, № 9(41), с. 108–113.

[18] Пермабон Рус. URL: http://www.permabond.ru/ (дата обращения 24 февраля 2014).