ТЕПЛОФІЗИЧНІ ХАРАКТЕРИСТИКИ HVAF-ПОКРИТТЯ З КВАЗИКРИСТАЛІЧНОГО СПЛАВУ СИСТЕМИ Al-Cu-Fe

Автор(и)

  • Г.О. Фролов Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины, Україна https://orcid.org/0000-0001-7045-310X
  • М.О. Єфімов Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины, Україна https://orcid.org/0000-0002-4866-1321
  • В.М. Кисіль Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины, Україна https://orcid.org/0000-0002-5762-9227
  • Ю.І. Євдокименко Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины, Україна http://orcid.org/0000-0002-5117-4823
  • Д.В. Боровик Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины, Україна https://orcid.org/0000-0003-4668-3778
  • С.В. Бучаков Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины, Україна https://orcid.org/0000-0002-5117-4823

DOI:

https://doi.org/10.20998/0419-8719.2022.2.11

Ключові слова:

коефіцієнт теплопровідності, квазікристалічне покриття, тепловий захист, напилення

Анотація

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).

Біографії авторів

Г.О. Фролов, Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины

доктор технических наук, зав. отделом

М.О. Єфімов, Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины

кандидат физико-математических наук, заведующий отделом

В.М. Кисіль, Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины

старший научный сотрудник

Ю.І. Євдокименко, Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины

научный сотрудник

Д.В. Боровик, Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины

научный сотрудник

С.В. Бучаков, Институт проблем материаловедения им. И.Н. Францевича НАН Украины

научный сотрудник

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

2022-11-15

Номер

Розділ

ТЕХНОЛОГІЯ ВИРОБНИЦТВА ДВЗ