ТЕПЛОФІЗИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ HVAF-ПОКРИТТЯ З КВАЗИКРИСТАЛІЧНОГО СПЛАВУ СИСТЕМИ Al-Cu-Fe
DOI:
https://doi.org/10.20998/0419-8719.2022.2.11Ключові слова:
коефіцієнт теплопровідності, квазікристалічне покриття, тепловий захист, напиленняАнотація
У статті наведено результати визначення коефіцієнта теплопровідності квазікристалічних покриттів системи
Al-Cu-Fe в діапазоні температур до 900 °С. Квазікристалічний сплав Al-Cu-Fe набув великого інтересу для практичного використання як матеріал для отримання захисних покриттів. Сплав Al-Cu-Fe застосовується для отримання термобар'єрних покриттів у двигунах внутрішнього згоряння, антипригарних покриттів на обладнанні хімічного синтезу та харчової промисловості, а також для запобігання зледеніння в авіації. Квазікристали системи Al-Cu-Fe мають низьку щільність, високу твердість, високий модуль пружності, високі значення корозійностійкості та зносостійкості, низький коефіцієнт тертя, знижену адгезію, низьку теплопровідність у поєднанні з коефіцієнтом теплового розширення, який близький за своєю величиною до деяких металів. Для напилення використовували порошок сплаву складу Al63Cu25Fe12 дисперсністю +40/-63 мкм, отриманий розпиленням розплаву водою високого тиску і вміст квазікристалічної фази близько 60 ваг. %. Покриття наносили на торець циліндричної підкладки зі сталі 45 (діаметр – 25 мм, висота – 10 мм), який перед напилюванням піддавали струминно-абразивної обробки порошком корунду з визначальним розміром частинок 1 мм при тиску повітря, що розпилює, 0,5 МПа. Покриття Al-Cu-Fe товщиною понад 0,8 мм було нанесено методом високошвидкісного повітряно-паливного напилення (high-velocityair-fuel (HVAF) spraying) з використанням пальника ГВО-РВ12 при наступному режимі напилення: тиск у камері згоряння пальника 1,0 МПа; коефіцієнт надлишку окислювача a ≈ 1,2, дистанція напилення – 270 мм. Зразки встановлювали на бічній поверхні барабана (діаметр 120 мм), що обертається зі швидкістю 2,0 об/с (швидкість переміщення плями напилення – 0,8 м/с). Напилення виконували в три заходи по 10 секунд кожен і з витримкою для охолодження по 30 секунд між ними. Визначення температурної залежності теплопровідності покриття проводили шляхом вирішення зворотного завдання теплопровідності за одномірними полями температури у зразках, отриманих одностороннім струминним нагріванням промисловим факелом гарячого повітря (при температурах поверхні до 450 °С) і киснево-пропанового зварювального пальника (при температурі вище ). Показано, що значення коефіцієнта теплопровідності квазікристалічних покриттів Al-Cu-Fe в діапазоні 20 °С…900°С змінюються в межах λ=1,9– 2,31 Вт/(м×К).
Посилання
Dubois J.-M. Introduction to Quasicrystals. – Berlin: Springer Verlag, 1998. – 392 p.
Sordelet D.J. Effect of starting powders on the control of microstructural development of Al-Cu-Fe quasicrystalline plasma-sprayed coatings / D.J. Sordelet, M.J Kramer, O. Unal // J. Thermal Spray Techn. – 1995. – 4, No. 3. – P. 235-244.
Dubois J.-M. Quasicrystalline coatings with reduced adhesion for cookware / J.-M Dubois., A. Proner., B. Bucaille et al // Ann. Chim. Fr. – 1994. – 19. – P. 3-25.
Pope, A.L., Tritt, T.M. (2004). Thermal Conductivity of Quasicrystalline Materials. In: Tritt, T.M. (eds) Thermal Conductivity. Physics of Solids and Liquids. Springer, Boston, MA. https://doi.org/10.1007/ 0-387-26017-X_11.
Berger C. “Anti” metallic properties of quasicrystals / C. Berger, D. Mayou, F. Cyrot-Lackmann // C. Janot, R. Mosseri (Eds.), Proc. Of the 5th Internat. Conf. on Quasicrystals, Singapore: World Scientific. – 1996. – P. 423-430.
Biluši´c, A. Thermal and thermoelectric properties of icosahedral Al62Cu25,5Fe12,5 quasicrystal / A. Biluši´c, A. Smontara, J.C. Lasjaunias, J. Ivkov, Y. Calvayrac.. Materials Science and Engineering 294–296 (2000) 711–714.
Dubois J.-M. Useful Quasicrystals. World Scientific / J.-M. Dubois, – 2005. – 482 p. 8. Feuerbacher M.. The plasticity of icosahedral quasicrystals / M. Feuerbacher, C. Metzmacher, M. Wollgarten et al. // Mater. Sci and Eng. – 1997. – A233, P. 103-110.
Evdokimenko Yu. Burner for High-Velocity Air-Fuel Spraying of ZrB2 Based Coatings for Aerospace Technics / Yu. Evdokimenko, V. Kysel, G. Frolov et al. // “Space Research In Ukraine 2014-2016” Report to COSPAR. Scientific Editor O. Fedorov. – Kyiv. – Akadempereodyka. – 2016. – P.114-117.
Марочник стали и сплавов. Электронный справочник / www.splav-kharkov.com/.
Волков, Д.П. Приборы и методы для измерения теплофизических свойств веществ / Д.П. Волков, В.А. Кораблев, Ю.П. Заричняк: метод. Указ. – СПб: СПб ГУ ИТМО, 2006. – 66 с.
##submission.downloads##
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
