Структура и свойства покрытий из титана нанесенного высокоскоростной детонационной струей на подложку из стали 3
С помощью Резерфордовского обратного рассеяния ионов гелия (РОР) и пучка протонов,
 растровой электронной микроскопии (РЭМ) с микроанализом (WDS), рентгенофазового
 анализа (РФА), измерения микротвердости и измерения износа при трении были исследованы
 порошковые покрытия из...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Физическая инженерия поверхности |
|---|---|
| Дата: | 2006 |
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України
2006
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98778 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Структура и свойства покрытий из титана нанесенного высокоскоростной детонационной струей на подложку из стали 3 / А.Д. Погребняк, Н.В. Свириденко, С. Курода, Ю.Н. Тюрин, Н.К. Ердыбаева, О.П. Кульментева // Физическая инженерия поверхности. — 2006. — Т. 4, № 1-2. — С. 13–17. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860122002783731712 |
|---|---|
| author | Погребняк, А.Д. Свириденко, Н.В. Курода, С. Тюрин, Ю.Н. Ердыбаева, Н.К. Кульментева, О.П. |
| author_facet | Погребняк, А.Д. Свириденко, Н.В. Курода, С. Тюрин, Ю.Н. Ердыбаева, Н.К. Кульментева, О.П. |
| citation_txt | Структура и свойства покрытий из титана нанесенного высокоскоростной детонационной струей на подложку из стали 3 / А.Д. Погребняк, Н.В. Свириденко, С. Курода, Ю.Н. Тюрин, Н.К. Ердыбаева, О.П. Кульментева // Физическая инженерия поверхности. — 2006. — Т. 4, № 1-2. — С. 13–17. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Физическая инженерия поверхности |
| description | С помощью Резерфордовского обратного рассеяния ионов гелия (РОР) и пучка протонов,
растровой электронной микроскопии (РЭМ) с микроанализом (WDS), рентгенофазового
анализа (РФА), измерения микротвердости и измерения износа при трении были исследованы
порошковые покрытия из титана, толщиной от 80 до 300 мкм. Было обнаружено увеличение
микротвердости почти в 3 раза по сравнению с подложкой (650 кг/мм2
), при твердости подложки
~ 215 кг/мм2
. Фазовый анализ проведенный с помощью РФА показал, что в покрытии толщиной
около 300 мкм основная фаза – Ti (80%) и TiО и TiO2 по 10%. В другом случае Ti (60%) и
TiO2 (40%) при толщине покрытия около 80 мкм и фракции порошка ~ 40 мкм.
Износостойкость покрытия из Ti в 2,5 – 3 раза выше, чем у подложки из стали 3.
Методами Резерфордівського зворотного розсіяння іонів гелію (РЗР) та пучка протонів, растрової
електронної мікроскопії (РЕМ) з мікроаналізом
(WDS), рентгенофазового аналізу (РФА), вимірювання мікротвердості та зносу при терті були досліджені порошкові покриття товщиною 80 ч 300
мкм на основі титану. Спостерігалося збільшення
мікротвердості майже в 3 рази (650 кг/мм3
) порів-
няно з підкладкою (твердість підкладинки ~215
кг/мм2
). Фазовий аналіз покриттів товщиною 300
мкм показав, що основна фаза – Ti (80%) та TiО
і TiO2 (по 10%). При товщині покриттів близько
80 мкм і розміру фракції порошку ~40 мкм їх фазовий склад Ti (60%) і TiO2
(40%).
Using high-rate plasma-detonation jets, Ti coatings
of 40 to 300ìm thickness were deposited to the substrate
of tool steel. It was demonstrated that a grain
dimension varied from several ìm to 10 to 30nm
depending on the treatment regime. For analysis we
applied the following methods: the Rutherford back
scattering of ions (RBS), the XRD analysis, SEM
with EDS and WDS microanalysis. We measured
nano- and microhardness, as well as friction wear
resistance while fretting a finger over disc. In its
initial state the powder was a mixture of phases: á-
Ti – about 40%, TiO2
– 30% and TiO – about 30%.
After coating deposition a phase com-position was
the following: á-Ti about 80%, TiO and TiO2
– 10%,
an initial powder fraction being lower than 40 ìm.
|
| first_indexed | 2025-12-07T17:39:50Z |
| format | Article |
| fulltext |
Ô²Ï ÔÈÏ PSE, 2006, ò. 4, ¹ 1-2 vol. 4. No. 1-2 13
ÂÂÅÄÅÍÈÅ
 ïîñëåäíåå âðåìÿ ïðîÿâëÿåòñÿ èíòåðåñ ê íà-
íåñåíèþ ïëåíîê èç òèòàíà è íà îñíîâå òèòàíà
ñ ïîìîùüþ ìàãíåòðîííîãî ðàñïûëåíèÿ ïðè
íèçêèõ òåìïåðàòóðàõ [1]. Èñïîëüçóÿ èîííóþ
áîìáàðäèðîâêó è ýôôåêò ïåðåìåøèâàíèÿ,
ìîæíî êîíòðîëèðîâàòü òåêñòóðó, ðàçìåð çåðåí
è øåðîõîâàòîñòü ïîâåðõíîñòè íàíîñèìûõ
ïëåíîê [1]. Îäíàêî â ðàçâèòèè êðèñòàëëè-
÷åñêîé îðèåíòàöèè áûëè îáíàðóæåíû ðàçè-
òåëüíûå îòëè÷èÿ ïðè óâåëè÷åíèè îòðèöàòåëü-
íîãî ñìåùåíèÿ U, ó ïëåíîê èç ÷èñòîãî òèòàíà
è ïëåíîê íà îñíîâå òèòàíà [1]. Ïëåíêè èç
÷èñòîãî òèòàíà áûëè ïîëèêðèñòàëëè÷åñêèå
ïðè âñåõ çíà÷åíèÿõ Us, à â ïëåíêàõ íà îñíîâå
òèòàíà ôîðìèðîâàëèñü íå òîëüêî ïîëèêðè-
ñòàëëû, íî è àìîðôíûå è/èëè íàíîêðè-
ñòàëëè÷åêèå. Èõ õàðàêòåðèçîâàëà ïîëíàÿ
øèðèíà íà ïîëóìàêñèìóìå (FWHM) âïëîòü
äî 100 è î÷åíü íèçêàÿ èíòåíñèâíîñòü
ðåôëåêñíûõ ëèíèé [1]. Îäíàêî äëÿ íåêîòîðûõ
öåëåé íåîáõîäèìî íàíîñèòü òîëñòûå
ïîêðûòèÿ èç Ti èëè íà åãî îñíîâå. Îäíèì èç
òàêèõ ïóòåé ðåøåíèÿ ÿâëÿþòñÿ äåòîíàöè-
îííîå íàïûëåíèå è ïëàçìî-äåòîíàöèîííîå
îñàæäåíèå òîëñòûõ ïîêðûòèé òîëùèíîé îò
60 äî 800 ìêì [2, 3, 5].
Ïîýòîìó â äàííîé ðàáîòå áûëà èñïîëü-
çîâàíà òåõíîëîãèÿ íàíåñåíèÿ ïîêðûòèé ñ ïî-
ìîùüþ äåòîíàöèîííîé (ñâåðõñêîðîñòíîé)
ïóøêè. Îñíîâíûì îòëè÷èåì êîòîðîé îò ïëàç-
ìåííî-äåòîíàöèîííîé òåõíîëîãèè ÿâëÿåòñÿ
áîëåå íèçêàÿ òåìïåðàòóðà ïëàçìåííîé ñòðóè,
íî äîñòàòî÷íî âûñîêàÿ ñêîðîñòü îñàæäåíèÿ
äî 800 ìêì â ñåê [2].
ÌÅÒÎÄÛ ÀÍÀËÈÇÀ È
ÝÊÑÏÅÐÈÌÅÍÒÀËÜÍÛÅ
ÐÅÇÓËÜÒÀÒÛ
 èñõîäíîì ñîñòîÿíèè ïîðîøîê èç òèòàíà
ñîñòîÿë èç äâóõ ôðàêöèé, îêîëî 55% α-Ti è
îêîëî 40% TiO. Ïîêðûòèÿ èç ñìåñè Ti è
TiO íàíîñèëè â íåñêîëüêèõ ðåæèìàõ ñ ðàç-
íûìè òîëùèíàìè ïîêðûòèÿ îò (60 – 85) ìêì;
~150 ìêì è (285 – 300) ìêì íàíîñèëè ïî-
êðûòèÿ ñ ïîìîùüþ äåòîíàöèîííîé ïóøêè
[2], èñïîëüçîâàëè ðàçíûå ôðàêöèè ïîðîøêà
≤ 40 ìêì è 63 – 220 ìêì.
ÓÄÊ 621:669.295:01.3
ÑÒÐÓÊÒÓÐÀ È ÑÂÎÉÑÒÂÀ ÏÎÊÐÛÒÈÉ ÈÇ ÒÈÒÀÍÀ ÍÀÍÅÑÅÍÍÎÃÎ
ÂÛÑÎÊÎÑÊÎÐÎÑÒÍÎÉ ÄÅÒÎÍÀÖÈÎÍÍÎÉ ÑÒÐÓÅÉ
ÍÀ ÏÎÄËÎÆÊÓ ÈÇ ÑÒÀËÈ 3
À.Ä. Ïîãðåáíÿê*,**, Í.Â. Ñâèðèäåíêî**, Ñ. Êóðîäà***, Þ.Í. Òþðèí****,
Í.Ê. Åðäûáàåâà*****, Î.Ï. Êóëüìåíòåâà*
*Ñóìñêîé èíñòèòóò ìîäèôèêàöèè ïîâåðõíîñòè
Óêðàèíà
**Èíñòèòóò ìåòàëëîôèçèêè èì. Ã.Â. Êóðäþìîâà ÍÀÍ Óêðàèíû,
oòäåë ïó÷êîâîé ìîäèôèêàöèè ìåòàëëîâ
***Íàöèîíàëüíûé èíñòèòóò èññëåäîâàíèÿ ìàòåðèàëîâ (Òñóêóáà)
ßïîíèÿ
****Èíñòèòóò ýëåêòðîñâàðêè èì. Ïàòîíà ÍÀÍ Óêðàèíû
*****Âîñòî÷íî-Êàçàõñòàíñêèé Ãîñóäàðñòâåííûé òåõíè÷åñêèé óíèâåðñèòåò
Êàçàõñòàí
Ïîñòóïèëà â ðåäàêöèþ 07.02.2006
Ñ ïîìîùüþ Ðåçåðôîðäîâñêîãî îáðàòíîãî ðàññåÿíèÿ èîíîâ ãåëèÿ (ÐÎÐ) è ïó÷êà ïðîòîíîâ,
ðàñòðîâîé ýëåêòðîííîé ìèêðîñêîïèè (ÐÝÌ) ñ ìèêðîàíàëèçîì (WDS), ðåíòãåíîôàçîâîãî
àíàëèçà (ÐÔÀ), èçìåðåíèÿ ìèêðîòâåðäîñòè è èçìåðåíèÿ èçíîñà ïðè òðåíèè áûëè èññëåäîâàíû
ïîðîøêîâûå ïîêðûòèÿ èç òèòàíà, òîëùèíîé îò 80 äî 300 ìêì. Áûëî îáíàðóæåíî óâåëè÷åíèå
ìèêðîòâåðäîñòè ïî÷òè â 3 ðàçà ïî ñðàâíåíèþ ñ ïîäëîæêîé (650 êã/ìì2), ïðè òâåðäîñòè ïîäëîæêè
~ 215 êã/ìì2. Ôàçîâûé àíàëèç ïðîâåäåííûé ñ ïîìîùüþ ÐÔÀ ïîêàçàë, ÷òî â ïîêðûòèè òîëùèíîé
îêîëî 300 ìêì îñíîâíàÿ ôàçà – Ti (80%) è TiÎ è TiO2 ïî 10%.  äðóãîì ñëó÷àå Ti (60%) è
TiO2 (40%) ïðè òîëùèíå ïîêðûòèÿ îêîëî 80 ìêì è ôðàêöèè ïîðîøêà ~ 40 ìêì.
Èçíîñîñòîéêîñòü ïîêðûòèÿ èç Ti â 2,5 – 3 ðàçà âûøå, ÷åì ó ïîäëîæêè èç ñòàëè 3.
Ô²Ï ÔÈÏ PSE, 2006, ò. 4, ¹ 1-2 vol. 4. No. 1-214
Äëÿ èññëåäîâàíèé áûëè èñïîëüçîâàíû
ìåòîä Ðåçåðôîðäîâñêîãî îáðàòíîãî ðàññåÿ-
íèÿ èîíîâ Íå+4 è +
2He (àíàëèç ýëåìåíòíîãî
ñîñòàâà ïîêðûòèÿ âáëèçè ïðèïîâåðõíîñòíîé
îáëàñòè) è ðàñòðîâóþ ýëåêòðîííóþ ìèêðî-
ñêîïèþ ñ ìèêðîàíàëèçîì (WDS) íà ýëåêòðîí-
íîì ìèêðîñêîïå ÐÝÌÌÀ-102 (Selmi, Sumy).
Ýíåðãèÿ ïó÷êà ïðîòîíîâ è èîíîâ ãåëèÿ ñîñ-
òàâëÿëà îêîëî 2,1 ÌýÂ, óãîë ìåæäó àíàëè-
çèðóþùåì ïó÷êîì è ìèøåíüþ 60°, ðåãèñò-
ðèðîâàëèñü èîíû ïîä óãëîì 170°, ðàçðåøåíèå
ïîëóïðîâîäíèêîâîãî äåòåêòîðà 20 êýÂ.
Äëÿ èçìåðåíèÿ ôàçîâîãî ñîñòàâà ïîêðû-
òèÿ èñïîëüçîâàëèñü XRD àíàëèç â ìåäíîì Êα.
èçìåðåíèè íà óñòàíîâêè ÄÐÎÍ – 2 (S-Peter-
sburg, Russia), èçìåðåíèÿ ìèêðîòâåðäîñòè
ïðîâîäèëè íà óñòàíîâêå ÏÌÒ – 3 (S-Peter-
sburg, Russia). Ñòîéêîñòü ê èçíîñó ïî ñõåìå
ïëîñêîñòè-öèëèíäð ïðîâîäèëè íà óñòàíîâêå
ÑÌÒÑ – 2 (Óêðàèíà) â òåõíè÷åñêîì âàçåëèíå.
Îáúåìíûé óíîñ èçìåðÿëñÿ ïóòåì ìèêðîâçâå-
øèâàíèÿ ÷åðåç êàæäûå 500 öèêëîâ, îáùåå
÷èñëî öèêëîâ (îáîðîòîâ) ñîñòàâëÿëî 10000.
Èçìåðÿëàñü äëèíà è øèðèíà ïëîùàäè èçíîñà,
âîçíèêàþùåãî ïðè ñîïðèêîñíîâåíèè ñ
êîíòðòåëîì òåñòèðóåìîãî îáðàçöà, â
çàâèñèìîñòè îò ÷èñëà îáîðîòîâ êîíòðòåëà.
Ýêñïåðèìåíòû ïðîâîäèëèñü íà ìàòåðèàëå
ïîäëîæêè è ïîâåðõíîñòè ïîêðûòèÿ èç Ti.
Èñïîëüçîâàëèñü îáðàçöû ðàçìåðîì 20×50×2
ìì3, íà êîòîðûå ïîñëå ïåñêîñòðóéíîé
îáðàáîòêè ïîâåðõíîñòè, áûëè íàíåñåíû
ïîêðûòèÿ ðàçëè÷íîé òîëùèíû èç ïîðîøêî-
âîé ñìåñè α-Ti ≈ 50 %, TiO è TiO2 ≈ 50 %. Èç
ýòèõ îáðàçöîâ áûëè ïðèãîòîâëåíû øëèôû
(ïîïåðå÷íûå è êîñûå, íà êîòîðûõ áûëè ïðî-
âåäåíû âñå èññëåäîâàíèÿ). Ñíà÷àëà èñïîëüçî-
âàëèñü íåðàçðóøàþùèåñÿ ìåòîäû àíàëèçà
(ÐÎÐ, ÐÝÌ ñ ìèêðîàíàëèçîì è ÐÔÀ), à çàòåì
íà ýòèõ æå îáðàçöàõ ïðîâîäèëè èçìåðåíèÿ
ìèêðîòâåðäîñòè è òåñòû íà èçíîñîñòîéêîñòü
[2, 3].
Íà ðèñ. 1 ñ ðàçíûì ðàçðåøåíèåì ïðèâå-
äåíî èçîáðàæåíèå ïîêðûòèÿ, ïîäëîæêè è
îáëàñòè ìåæôàçíîé ãðàíèöû.
Êàê âèäíî èç ïðåäñòàâëåííûõ ðåçóëüòàòîâ,
ïîêðûòèå ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé ïëîòíûé ñëîé
ñ î÷åíü ìàëûì êîëè÷åñòâîì ïîð êàê â ãëóáèíå
ñàìîãî ïîêðûòèÿ, òàê è íà ìåæôàçíîé ãðà-
íèöå. Ìèêðîàíàëèç ïðîâåäåííûé ñ ó÷àñòêîâ
âáëèçè ïîð ïîêàçûâàåò íàëè÷èå TiO è TiÎ2,
êðîìå Ti. Â ñðåäå òèòàíà èìåþòñÿ íåáîëüøèå
ïî ðàçìåðó âêðàïëåíèÿ ñ ñîäåðæàíèåì òàêèõ
ýëåìåíòîâ êàê Cu è Fe (òàê íàçûâàåìûå íå
êîíòðîëèðóåìûå ïðèìåñè).
Ðåíòãåíîôàçîâûé àíàëèç, ïðîâåäåííûé íà
äâóõ ðàçíûõ ïî òîëùèíå ïîêðûòèÿõ èç òèòàíà
ïîêàçàë (ñì. òàáë. 1, 2), ÷òî â ïîêðûòèè ïðè-
Ðèñ. 1. Èçîáðàæåíèå ñòðóêòóðû ïîêðûòèÿ èç Ti è
ìåæôàçíîé ãðàíèöû “ïîêðûòèå-ïîäëîæêà” ñ ðàç-
ëè÷íûì óâåëè÷åíèåì: à) – 1 ìì; á) – 500 ìêì;
â) – 200 ìêì.
à) á)
â)
5
6
7 8
9
10
ÑÒÐÓÊÒÓÐÀ È ÑÂÎÉÑÒÂÀ ÏÎÊÐÛÒÈÉ ÈÇ ÒÈÒÀÍÀ ÍÀÍÅÑÅÍÍÎÃÎ ÂÛÑÎÊÎÑÊÎÐÎÑÒÍÎÉ ÄÅÒÎÍÀÖÈÎÍÍÎÉ ÑÒÐÓÅÉ...
Ô²Ï ÔÈÏ PSE, 2006, ò. 4, ¹ 1-2 vol. 4. No. 1-2 15
ñóòñòâóåò α-Ti ~ 80%, TiO è TiO2 ïî 10% äëÿ
òîëñòîãî ïîêðûòèÿ òîëùèíîé îêîëî 300 ìêì.
È íåìíîãî ìåíüøå α-Ti ~ 60%; 40% ~ TiÎ â
ñëó÷àå òîíêîãî ïîêðûòèÿ âñåãî îäèí ïðîõîä
(îêîëî 80 ìêì).
Èçìåðåíèÿ ìèêðîòâåðäîñòè ïðîâîäèëè ïî
êîñîìó øëèôó è íà ïîâåðõíîñòè ýòè èçìå-
ðåíèÿ ïîêàçàëè, ÷òî â ñëó÷àå òîëñòîãî ïî-
êðûòèÿ òîëùèíîé äî 300 ìêì ñðåäíåå çíà-
÷åíèå ìèêðîòâåðäîñòè ñîñòàâëÿåò îêîëî 475
± 17 êã/ìì2, ïðè òâåðäîñòè ïîäëîæêè îêîëî
253 ± 8,5 êã/ìì2
.
 òîæå âðåìÿ â ïîêðûòèè èìåþòñÿ ó÷àñò-
êè ñ î÷åíü âûñîêîé òâåðäîñòüþ äî 1100 ±
85 êã/ìì2
Äëÿ ïîêðûòèé ñ ìåíüøåé òîëùèíîé
(îêîëî 150 ìêì) ñðåäíåå çíà÷åíèå ìèêðî-
òâåðäîñòè âûøå 650 ± 35 êã/ìì2, ïðè ìàê-
ñèìàëüíîì çíà÷åíèè òâåðäîñòè íà îòäåëüíûõ
ó÷àñòêàõ äî 960 ± 55 êã/ìì2, à çíà÷åíèå
ìèêðîòâåðäîñòè ïîäëîæêè íå ìåíÿåòñÿ è
ñîñòàâëÿåò ïî-ïðåæíåìó 250 ± 9 êã/ìì2.
Ìîæíî ïðåäïîëîæèòü, ÷òî ìàêñèìàëüíàÿ
òâåðäîñòü ó÷àñòêîâ ïîêðûòèÿ ñâÿçàíà ñ
îáðàçîâàíèåì îáëàñòåé TiO, TiO2 è TiC (êîí-
öåíòðàöèÿ êîòîðîãî ìåíüøå ïðåäåëà ÷óâñò-
âèòåëüíîñòè XRD-àíàëèçà, ò.å. ìåíüøå 5%)
[4 – 6].
Íà ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíû çàâèñèìîñòè èç-
íîñà îò ÷èñëà îáîðîòîâ èëè äëèíû ïóòè ïðè
òðåíèè â òåõíè÷åñêîì âàçåëèíå.
Êàê âèäíî èç ðèñ. 3 èçíîñ ìåíüøå â ñëó÷àå
ïîêðûòèÿ èç Ti ïî ñðàâíåíèþ ñ ïîäëîæêîé.
Ïðè ýòîì âèä çàâèñèìîñòè äâóõ ó÷àñòêîâ
óêàçûâàåò íà òî, ÷òî â íà÷àëüíûé ìîìåíò ñêà-
çûâàåòñÿ âëèÿíèå îêñèäîâ Ti, êîòîðûé èìååò
Ðèñ. 2. Ïðåäñòàâëåíà îáúåìíàÿ äîëÿ ôàç, ñîäåðæà-
ùàÿñÿ â ïîêðûòèè èç Ti: à) – òîëùèíà 80 ìêì, á) –
òîëùèíà 300 ìêì.
Òàáëèöà 2
Òîëùèíà ïîêðûòèÿ 60 – 83 ìêì
2Îðåíã sin O d, A Ôàçà HKL
37,31 0,319713 2,411197 TiO 031
211
35,41 0,303967 2,536098 α-Ti 100
38,71 0,331259 2,327154 α-Ti 002
40,41 0,345212 2,233089 α-Ti 101
43,41 0,369649 2,085463 TiO
52,91 0,445285 1,731227 α-Ti 102
62,71 0,520102 1,48219 TiO 222
63,11 0,523079 1,473755 α-Ti 110
63,41 0,525307 1,467503 TiO
70,91 0,579808 1,329561 α-Ti 103
76,41 0,618211 1,246968 α-Ti 112
92,91 0,72455 1,063957 α-Ti 104
240
242
Òàáëèöà 1
Ðåçóëüòàòû ðåíòãåíîôàçîâîãî àíàëèçà
ïîêðûòèÿ èç Ti, íàíåñåííîãî íà
ïîäëîæêó èç ñòàëè äëÿ ïîðîøêà
òîëùèíîé 285 ÷ 300 ìêì
2Îðåíã sin O d, A Ôàçà HKL
25,21 0,21812 3,534254 TiO2
(àíàòàç)
101
37,41 0,320539 2,404981 TiO 031
211
35,31 0,303136 2,543051 α-Ti 100
38,71 0,331259 2,327154 α-Ti 002
40,41 0,345212 2,233089 α-Ti 101
43,31 0,368839 2,090046 TiO 240
53,21 0,447627 1,722172 α-Ti 102
62,41 0,517865 1,488591 TiO 060
63,21 0,523822 1,471664 α-Ti 110
70,91 0,579808 1,329561 α-Ti 103
76,61 0,619582 1,244211 α-Ti 112
77,61 0,626404 1,230659 α-Ti 201
82,61 0,659793 1,168382 α-Ti 004
Íà ðèñ. 2 ïðåäñòàâëåíû îáúåìíûå äîëè
ôàç â ïîêðûòèè, ïîëó÷åííûå ñ ïîìîùüþ XRD
â îáúåìíûõ äîëÿõ, äëÿ ýòèõ äâóõ òîëùèí ïî-
êðûòèé èç Ti.
Ðåæèì ¹ 1
TiO; 10%
TiO2; 10%
α-Ti; 80%
à)
Ðåæèì ¹ 2
α-Ti; 60%
TiO; 40%
á)
À.Ä. ÏÎÃÐÅÁÍßÊ, Í.Â. ÑÂÈÐÈÄÅÍÊÎ, Ñ. ÊÓÐÎÄÀ, Þ.Í. ÒÞÐÈÍ, Í.Ê. ÅÐÄÛÁÀÅÂÀ, Î.Ï. ÊÓËÜÌÅÍÒÅÂÀ
Ô²Ï ÔÈÏ PSE, 2006, ò. 4, ¹ 1-2 vol. 4. No. 1-216
áîëåå íèçêèé êîýôôèöèåíò òðåíèÿ, ÷åì ïîä-
ëîæêà èëè ñàìîãî Ti. Êðîìå òîãî, íà ïîâåðõ-
íîñòè èìåþòñÿ O, C, êîòîðûå òàêæå âëèÿþò
íà óìåíüøåíèå èçíîñà.
Íà ðèñ. 4 ïðåäñòàâëåíû ñïåêòðû îáðàòíîãî
ðàññåÿíèÿ èîíîâ ñ ýíåðãèåé Å = 2,035 ÌýÂ,
èçìåðåííîãî äëÿ ïîêðûòèÿ èç Ti, íàíå-
ñåííîãî íà ïîäëîæêó èç ñòàëè. Îáðàùàåò íà
ñåáÿ âíèìàíèå òî, ÷òî òîëùèíà ïîêðûòèÿ
âñåãî îêîëî 4 ìêì, â ñïåêòðå ïðèñóòñòâóåò
íàðÿäó ñ Ti; Cu îêîëî 3%, Fe ≈ 2,5% è
êèñëîðîä. Ìîæíî îòìåòèòü, ÷òî Î2 èìååò
ïîëî÷êó òàêæå êàê è Ti, ÷òî óêàçûâàåò íà òî,
÷òî Ti è Î, ìîãóò îáðàçîâûâàòü ñîåäèíåíèÿ
TiÎ è TiÎ2.
 òàáë. 3 ïðåäñòàâëåíû ðåçóëüòàòû ïî
ýëåìåíòíîìó ñîñòàâó ïîêðûòèÿ ïîëó÷åííûå
èç ýíåðãåòè÷åñêèõ ñïåêòðîâ ÐÎÐ, ïî ãëóáèíå
ïîêðûòèÿ, ñ èñïîëüçîâàíèåì ñòàíäàðòíîé
ïðîãðàììû SINMRA.
Êàê âèäíî èç òàáëèöû, äåéñòâèòåëüíî,
ãëóáèíà ïîêðûòèÿ ñîñòàâëÿåò îêîëî 4 ìêì è
ñîñòàâ ñîîòâåòñòâóåò ïðèâåäåííûì âûøå
çíà÷åíèÿì.
 òî æå âðåìÿ èç XRD àíàëèçà òðóäíî
îïðåäåëèòü êîíöåíòðàöèè òàêèõ ýëåìåíòîâ
êàê Fe; Cu, òàê êàê èõ êîíöåíòðàöèÿ çàìåòíî
ìåíüøå ïðåäåëà îáíàðóæåíèÿ XRD-àíàëèçà.
Òàêèì îáðàçîì, â ñîîáùåíèè ïîêàçàíî,
÷òî èñïîëüçîâàíèå ïîðîøêà èç ñìåñè ôàç α-
Ti, TiO è TiO2 â ñîîòíîøåíèè 50% è 50%, à
äëÿ íàíåñåíèÿ ïîêðûòèÿ íà ñòàëü 3 ñ
ïîìîùüþ äåòîíàöèîííîé ïóøêè, ìîæíî
ïîëó÷àòü ïîêðûòèÿ ñ α-Ti äî 80%, îñòàëüíûå
20% ïðèõîäÿòñÿ íà TiO è TiO2 Íàðÿäó ñ
ýòèìè ôàçàìè â ïîêðûòèè ïðèñóòñòâóåò â
íåáîëüøîé êîíöåíòðàöèè Fe è Cu äî 7 àò.%
(ðåçóëüòàòû ÐÎÐ àíàëèçà). Íàíåñåíèå òàêîãî
ïîêðûòèÿ ïðèâîäèò ê óâåëè÷åíèþ òâåðäîñòè
äî 650 êã/ìì2, à òàêæå ê óâåëè÷åíèþ
ñòîéêîñòè ê èçíîñó ïðè òðåíèè “ïëîñêîñòü-
Ðèñ. 3. Çàâèñèìîñòü èçíîñà ïî ñõåìå “ïëîñêîñòü-öè-
ëèíäð” èçìåðåííûå äëÿ (ñâåòëûå êðóæî÷êè) – îñíîâû,
äëÿ ïîêðûòèÿ Ti (òåìíûå êðóæå÷êè).
à)
Òàáëèöà 4
Ñîäåðæàíèå ýëåìåíòîâ â ïîêðûòèè
ïî ãëóáèíå
Ãëóáèíà,
ìêì
Êîíöåíòðàöèÿ ýëåìåíòîâ (àò. %)
728,2 2,98 2,54 69,58 24,89
Cu Fe Ti O
1443,3 2,95 2,47 77,15 17,43
2493,5 2,99 2,51 85,60 8,90
3624,4 3,04 2,50 87,92 6,53
14233,9 2,98 97,02 0,00 0,00
á)
Ðèñ. 4. Ýíåðãåòè÷åñêèå ñïåêòðû Ðåçåðôîðäîâñêîãî îá-
ðàòíîãî ðàññåÿíèÿ èîíîâ: à) – ïðîòîíîâ, á) – èîíîâ
ãåëèÿ, ïîëó÷åííûå íà ïîêðûòèè èç Ti (ñ ôðàêöèåé
ïîðîøêà ≤ 40 ìêì).
ÑÒÐÓÊÒÓÐÀ È ÑÂÎÉÑÒÂÀ ÏÎÊÐÛÒÈÉ ÈÇ ÒÈÒÀÍÀ ÍÀÍÅÑÅÍÍÎÃÎ ÂÛÑÎÊÎÑÊÎÐÎÑÒÍÎÉ ÄÅÒÎÍÀÖÈÎÍÍÎÉ ÑÒÐÓÅÉ...
Ô²Ï ÔÈÏ PSE, 2006, ò. 4, ¹ 1-2 vol. 4. No. 1-2 17
öèëèíäð” â 2,5 ðàçà. Ìîæíî òàêæå ïðåäïî-
ëîæèòü, ÷òî åñëè èñïîëüçîâàòü ïîðîøîê èç
α-Ti, òî â ïîêðûòèè íå áóäóò ïðèñóòñòâîâàòü
îêèñëû òèòàíà.
ÁËÀÃÎÄÀÐÍÎÑÒÈ
Ðàáîòà ÷àñòè÷íî ôèíàíñèðîâàëàñü ïî ïðîýêòó
¹ 3078 ÓÍÒÖ. Àâòîðû ïðèçíàòåëüíû À.Ï.
Êîáçåâó (ÎÈßÈ, Äóáíà, Ìîñêîâñêàÿ îáë.),
Â.Ñ. Êøíÿêèíó è Þ.À. Êðàâ÷åíêî (Ñóìñêîé
èíñòèòóò ìîäèôèêàöèè ïîâåðõíîñòè) çà
ïîìîùü â ïðîâåäåíèè ýêñïåðèìåíòîâ.
ËÈÒÅÐÀÒÓÐÀ
1. Musil J., Bell A.J., Vicek J., Hurkmans T.
Formation of high temperature phases in sputter
deposited Òi – based films belîw 100° C //J. Vac.
Sci. Technîl. – 1996. – A (14) 4. – P. 2247-
2250.
2. Ïîãðåáíÿê À.Ä., Òþðèí Þ.Í. Ìîäèôèêàöèÿ
ñâîéñòâ ìàòåðèàëîâ è îñàæäåíèå ïîêðûòèé ñ
ÑÒÐÓÊÒÓÐÀ ÒÀ ÂËÀÑÒÈÂÎÑÒ²
ÏÎÊÐÈÒҲ ÍÀ ÎÑÍβ ÒÈÒÀÍÓ,
ÍÀÍÅÑÅÍÈÕ ÂÈÑÎÊÎØÂÈÄʲÑÍÈÌ
ÄÅÒÎÍÀÖ²ÉÍÈÌ ÏÎÒÎÊÎÌ ÍÀ
ϲÄÊËÀÄÈÍÊÓ ²Ç ÑÒÀ˲ 3
Î.Ä. Ïîãðåáíÿê, Ì.Â. Ñâèðèäåíêî,
Ñ. Êóðîäà, Þ.Ì. Òþð³í,
Í.Ê. ªðäèáàºâà, Î.Ï. Êóëüìåíòºâà
Ìåòîäàìè Ðåçåðôîðä³âñüêîãî çâîðîòíîãî ðîçñ³ÿí-
íÿ ³îí³â ãåë³þ (ÐÇÐ) òà ïó÷êà ïðîòîí³â, ðàñòðîâî¿
åëåêòðîííî¿ ì³êðîñêîﳿ (ÐÅÌ) ç ì³êðîàíàë³çîì
(WDS), ðåíòãåíîôàçîâîãî àíàë³çó (ÐÔÀ), âèì³ðþ-
âàííÿ ì³êðîòâåðäîñò³ òà çíîñó ïðè òåðò³ áóëè äîñ-
ë³äæåí³ ïîðîøêîâ³ ïîêðèòòÿ òîâùèíîþ 80 ÷ 300
ìêì íà îñíîâ³ òèòàíó. Ñïîñòåð³ãàëîñÿ çá³ëüøåííÿ
ì³êðîòâåðäîñò³ ìàéæå â 3 ðàçè (650 êã/ìì3) ïîð³â-
íÿíî ç ï³äêëàäêîþ (òâåðä³ñòü ï³äêëàäèíêè ~215
êã/ìì2). Ôàçîâèé àíàë³ç ïîêðèòò³â òîâùèíîþ 300
ìêì ïîêàçàâ, ùî îñíîâíà ôàçà – Ti (80%) òà TiÎ
³ TiO2 (ïî 10%). Ïðè òîâùèí³ ïîêðèòò³â áëèçüêî
80 ìêì ³ ðîçì³ðó ôðàêö³¿ ïîðîøêó ~40 ìêì ¿õ ôàç-
îâèé ñêëàä Ti (60%) ³ TiO2(40%).
STRUCTURE AND PROPERTIES OF
TITANIUYM CONG DEPOSITED BY
DETÎNATION JET ON TO SUBSTRATE
OF STEEL 3
A.D. Pogrebnjak, N.V. Sviridenko,
S. Kuroda, Yu.N. Tyurin, N.K. Erdybaeva,
O.P. Kul’ment’eva
Using high-rate plasma-detonation jets, Ti coatings
of 40 to 300ìm thickness were deposited to the sub-
strate of tool steel. It was demonstrated that a grain
dimension varied from several ìm to 10 to 30nm
depending on the treatment regime. For analysis we
applied the following methods: the Rutherford back
scattering of ions (RBS), the XRD analysis, SEM
with EDS and WDS microanalysis. We measured
nano- and microhardness, as well as friction wear
resistance while fretting a finger over disc. In its
initial state the powder was a mixture of phases: á-
Ti – about 40%, TiO2 – 30% and TiO – about 30%.
After coating deposition a phase com-position was
the following: á-Ti about 80%, TiO and TiO2 – 10%,
an initial powder fraction being lower than 40 ìm.
ïîìîùüþ ïëàçìåííûõ ñòðóé// ÓÔÍ. – 2005.
– Ò. 165, ¹ 5. – Ñ. 487- 514.
3. Pogrebnjak A.D., Vasilyuk V.V., Alontseva D.L.
et.al. The Effect of Electron Beam Fusion on the
Structure and Properties of Plasma Jet Sprayed
Nickel Alloy Coatings //Tech. Phys. Lett. – 2004.
– Vol. 30, ¹ 2. – P. 164-167
4. Ïîãðåáíÿê À.Ä., Ðóçèìîâ Ø.Ì.,
Êóëüìåíòüåâà Î.Ï. è äð. Õàðàêòåðèñòèêè è
ñâîéñòâà ïîêðûòèé íà îñíîâå Ni-Cr è Co-Cr
ïîñëå îáðàáîòêè êîíöåíòðèðîâàííûìè
ïîòîêàìè ýíåðãèè//Ôèçè÷åñêàÿ èíæåíåðèÿ
ïîâåðõíîñòè (ÔÈÏ). – 2005. – Ò. 3, ¹ 3-4. –
Ñ. 158-189.
5. Noli P., Misaelides P., Pogrebnjak A.D. et. al.
Investigation of the characteristics and corrosion
resistance of Al2O3/TiN coatings//Appl. Surf.
Scince. – 2005. – Vol. 172. – P. 242- 248.
6. Êàäûðæàíîâ Ê.Ê., Êîìàðîâ Ô.Ô., Ïîãðåáíÿê
À.Ä. è äð. Èîííî-ëó÷åâàÿ è èîííî-ïëàçìåííàÿ
ìîäèôèêàöèÿ ìàòåðèàëîâ, 2003. – Ì.: ÌÃÓ.
– 640 ñ.
À.Ä. ÏÎÃÐÅÁÍßÊ, Í.Â. ÑÂÈÐÈÄÅÍÊÎ, Ñ. ÊÓÐÎÄÀ, Þ.Í. ÒÞÐÈÍ, Í.Ê. ÅÐÄÛÁÀÅÂÀ, Î.Ï. ÊÓËÜÌÅÍÒÅÂÀ
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-98778 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1999-8074 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T17:39:50Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Погребняк, А.Д. Свириденко, Н.В. Курода, С. Тюрин, Ю.Н. Ердыбаева, Н.К. Кульментева, О.П. 2016-04-17T18:03:21Z 2016-04-17T18:03:21Z 2006 Структура и свойства покрытий из титана нанесенного высокоскоростной детонационной струей на подложку из стали 3 / А.Д. Погребняк, Н.В. Свириденко, С. Курода, Ю.Н. Тюрин, Н.К. Ердыбаева, О.П. Кульментева // Физическая инженерия поверхности. — 2006. — Т. 4, № 1-2. — С. 13–17. — Бібліогр.: 6 назв. — рос. 1999-8074 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98778 621:669.295:01.3 С помощью Резерфордовского обратного рассеяния ионов гелия (РОР) и пучка протонов,
 растровой электронной микроскопии (РЭМ) с микроанализом (WDS), рентгенофазового
 анализа (РФА), измерения микротвердости и измерения износа при трении были исследованы
 порошковые покрытия из титана, толщиной от 80 до 300 мкм. Было обнаружено увеличение
 микротвердости почти в 3 раза по сравнению с подложкой (650 кг/мм2
 ), при твердости подложки
 ~ 215 кг/мм2
 . Фазовый анализ проведенный с помощью РФА показал, что в покрытии толщиной
 около 300 мкм основная фаза – Ti (80%) и TiО и TiO2 по 10%. В другом случае Ti (60%) и
 TiO2 (40%) при толщине покрытия около 80 мкм и фракции порошка ~ 40 мкм.
 Износостойкость покрытия из Ti в 2,5 – 3 раза выше, чем у подложки из стали 3. Методами Резерфордівського зворотного розсіяння іонів гелію (РЗР) та пучка протонів, растрової
 електронної мікроскопії (РЕМ) з мікроаналізом
 (WDS), рентгенофазового аналізу (РФА), вимірювання мікротвердості та зносу при терті були досліджені порошкові покриття товщиною 80 ч 300
 мкм на основі титану. Спостерігалося збільшення
 мікротвердості майже в 3 рази (650 кг/мм3
 ) порів-
 няно з підкладкою (твердість підкладинки ~215
 кг/мм2
 ). Фазовий аналіз покриттів товщиною 300
 мкм показав, що основна фаза – Ti (80%) та TiО
 і TiO2 (по 10%). При товщині покриттів близько
 80 мкм і розміру фракції порошку ~40 мкм їх фазовий склад Ti (60%) і TiO2
 (40%). Using high-rate plasma-detonation jets, Ti coatings
 of 40 to 300ìm thickness were deposited to the substrate
 of tool steel. It was demonstrated that a grain
 dimension varied from several ìm to 10 to 30nm
 depending on the treatment regime. For analysis we
 applied the following methods: the Rutherford back
 scattering of ions (RBS), the XRD analysis, SEM
 with EDS and WDS microanalysis. We measured
 nano- and microhardness, as well as friction wear
 resistance while fretting a finger over disc. In its
 initial state the powder was a mixture of phases: á-
 Ti – about 40%, TiO2
 – 30% and TiO – about 30%.
 After coating deposition a phase com-position was
 the following: á-Ti about 80%, TiO and TiO2
 – 10%,
 an initial powder fraction being lower than 40 ìm. Работа частично финансировалась по проэкту
 № 3078 УНТЦ. Авторы признательны А.П.
 Кобзеву (ОИЯИ, Дубна, Московская обл.),
 В.С. Кшнякину и Ю.А. Кравченко (Сумской
 институт модификации поверхности) за
 помощь в проведении экспериментов. ru Науковий фізико-технологічний центр МОН та НАН України Физическая инженерия поверхности Структура и свойства покрытий из титана нанесенного высокоскоростной детонационной струей на подложку из стали 3 Структура та властивості покриттів на основі титану, нанесених високошвидкісним детонаційним потоком на підкладинку із сталі 3 Structure and properties of titaniuym cong deposited by detînation jet on to substrate of steel 3 Article published earlier |
| spellingShingle | Структура и свойства покрытий из титана нанесенного высокоскоростной детонационной струей на подложку из стали 3 Погребняк, А.Д. Свириденко, Н.В. Курода, С. Тюрин, Ю.Н. Ердыбаева, Н.К. Кульментева, О.П. |
| title | Структура и свойства покрытий из титана нанесенного высокоскоростной детонационной струей на подложку из стали 3 |
| title_alt | Структура та властивості покриттів на основі титану, нанесених високошвидкісним детонаційним потоком на підкладинку із сталі 3 Structure and properties of titaniuym cong deposited by detînation jet on to substrate of steel 3 |
| title_full | Структура и свойства покрытий из титана нанесенного высокоскоростной детонационной струей на подложку из стали 3 |
| title_fullStr | Структура и свойства покрытий из титана нанесенного высокоскоростной детонационной струей на подложку из стали 3 |
| title_full_unstemmed | Структура и свойства покрытий из титана нанесенного высокоскоростной детонационной струей на подложку из стали 3 |
| title_short | Структура и свойства покрытий из титана нанесенного высокоскоростной детонационной струей на подложку из стали 3 |
| title_sort | структура и свойства покрытий из титана нанесенного высокоскоростной детонационной струей на подложку из стали 3 |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/98778 |
| work_keys_str_mv | AT pogrebnâkad strukturaisvoistvapokrytiiiztitanananesennogovysokoskorostnoidetonacionnoistrueinapodložkuizstali3 AT sviridenkonv strukturaisvoistvapokrytiiiztitanananesennogovysokoskorostnoidetonacionnoistrueinapodložkuizstali3 AT kurodas strukturaisvoistvapokrytiiiztitanananesennogovysokoskorostnoidetonacionnoistrueinapodložkuizstali3 AT tûrinûn strukturaisvoistvapokrytiiiztitanananesennogovysokoskorostnoidetonacionnoistrueinapodložkuizstali3 AT erdybaevank strukturaisvoistvapokrytiiiztitanananesennogovysokoskorostnoidetonacionnoistrueinapodložkuizstali3 AT kulʹmentevaop strukturaisvoistvapokrytiiiztitanananesennogovysokoskorostnoidetonacionnoistrueinapodložkuizstali3 AT pogrebnâkad strukturatavlastivostípokrittívnaosnovítitanunanesenihvisokošvidkísnimdetonacíinimpotokomnapídkladinkuízstalí3 AT sviridenkonv strukturatavlastivostípokrittívnaosnovítitanunanesenihvisokošvidkísnimdetonacíinimpotokomnapídkladinkuízstalí3 AT kurodas strukturatavlastivostípokrittívnaosnovítitanunanesenihvisokošvidkísnimdetonacíinimpotokomnapídkladinkuízstalí3 AT tûrinûn strukturatavlastivostípokrittívnaosnovítitanunanesenihvisokošvidkísnimdetonacíinimpotokomnapídkladinkuízstalí3 AT erdybaevank strukturatavlastivostípokrittívnaosnovítitanunanesenihvisokošvidkísnimdetonacíinimpotokomnapídkladinkuízstalí3 AT kulʹmentevaop strukturatavlastivostípokrittívnaosnovítitanunanesenihvisokošvidkísnimdetonacíinimpotokomnapídkladinkuízstalí3 AT pogrebnâkad structureandpropertiesoftitaniuymcongdepositedbydetinationjetontosubstrateofsteel3 AT sviridenkonv structureandpropertiesoftitaniuymcongdepositedbydetinationjetontosubstrateofsteel3 AT kurodas structureandpropertiesoftitaniuymcongdepositedbydetinationjetontosubstrateofsteel3 AT tûrinûn structureandpropertiesoftitaniuymcongdepositedbydetinationjetontosubstrateofsteel3 AT erdybaevank structureandpropertiesoftitaniuymcongdepositedbydetinationjetontosubstrateofsteel3 AT kulʹmentevaop structureandpropertiesoftitaniuymcongdepositedbydetinationjetontosubstrateofsteel3 |