Модифікація поверхні титанових сплавів лазерним наплавленням композитів: структурні особливості та триботехнічні властивості
This paper presents a review of recent studies on laser composite coatings for titanium alloys, which are considered a promising approach to improving their wear resistance and service life under operating conditions. The novelty of the work lies in the systematization and comparison of approaches t...
Gespeichert in:
| Datum: | 2025 |
|---|---|
| 1. Verfasser: | |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Ukrainisch |
| Veröffentlicht: |
Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine
2025
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/808 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Surface |
Institution
Surface| _version_ | 1869292029897342976 |
|---|---|
| author | Кирилаха, С. В. |
| author_facet | Кирилаха, С. В. |
| author_institution_txt_mv | [] |
| author_sort | Кирилаха, С. В. |
| baseUrl_str | |
| collection | OJS |
| datestamp_date | 2026-02-12T08:53:33Z |
| description | This paper presents a review of recent studies on laser composite coatings for titanium alloys, which are considered a promising approach to improving their wear resistance and service life under operating conditions. The novelty of the work lies in the systematization and comparison of approaches to the formation of reinforced layers on titanium-based substrates using laser alloying, cladding, and composite modifiers (Ni, WC, Ti3SiC2, Y2O3, ect.), which makes it possible to identify the most effective mechanisms for controlling microstructure and tribological characteristics. The aim of the study is to summarize recent experimental findings on the influence of laser technologies on the structure and properties of titanium alloys, as well as to outline further prospects for their practical application. The review materials include publications of leading researchers (Fehg, Wang, Yan, et al.), which are based on tribological tests, microstructural analysis, and comparison with alternative coatings. The methodology of the work is grounded in a critical analysis of experimental data and the correlation of wear resistance, friction coefficient, and surface morphology under different conditions. The main results demonstrate that the formation of reinforced Ni–WC composite layers reduces the friction coefficient of titanium alloys on average by 35–40%, while the introduction of self-lubricating phases Ti3SiC2, TiC, Ti5Si3) further enhances the stability of tribological characteristics. A regularity has been revealed according to which the optimal combination of a metallic matrix and carbide phases minimizes plastic deformation and wear under loads typical for the aviation and transportation industries. The conclusions emphasize that laser composite coatings on titanium substrates are an effective means of improving operational reliability; however, further research should be directed towards investigating the behaviour of such systems in marine environments, at elevated temperatures, and under cyclic loading. |
| doi_str_mv | 10.15407/Surface.2025.17.264 |
| first_indexed | 2025-07-22T19:35:55Z |
| format | Article |
| fulltext | |
| id | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-808 |
| institution | Surface |
| keywords_txt_mv | keywords |
| language | Ukrainian |
| last_indexed | 2026-06-29T01:16:38Z |
| publishDate | 2025 |
| publisher | Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine |
| record_format | ojs |
| resource_txt_mv | |
| spelling | oai:ojs.pkp.sfu.ca:article-8082026-02-12T08:53:33Z Modification of titanium alloy surfaces by laser cladding of composites: structural features and tribological properties Модифікація поверхні титанових сплавів лазерним наплавленням композитів: структурні особливості та триботехнічні властивості Кирилаха, С. В. titanium alloys laser composite coatings wear resistance tribology microstructure Ni–WC Ti3SiC2 laser cladding surface modification additive manufacturing титанові сплави лазерні композитні покриття зносостійкість трибологія мікроструктура Ni–WC Ti3SiC2 лазерне наплавлення модифікація поверхні адитивні технології This paper presents a review of recent studies on laser composite coatings for titanium alloys, which are considered a promising approach to improving their wear resistance and service life under operating conditions. The novelty of the work lies in the systematization and comparison of approaches to the formation of reinforced layers on titanium-based substrates using laser alloying, cladding, and composite modifiers (Ni, WC, Ti3SiC2, Y2O3, ect.), which makes it possible to identify the most effective mechanisms for controlling microstructure and tribological characteristics. The aim of the study is to summarize recent experimental findings on the influence of laser technologies on the structure and properties of titanium alloys, as well as to outline further prospects for their practical application. The review materials include publications of leading researchers (Fehg, Wang, Yan, et al.), which are based on tribological tests, microstructural analysis, and comparison with alternative coatings. The methodology of the work is grounded in a critical analysis of experimental data and the correlation of wear resistance, friction coefficient, and surface morphology under different conditions. The main results demonstrate that the formation of reinforced Ni–WC composite layers reduces the friction coefficient of titanium alloys on average by 35–40%, while the introduction of self-lubricating phases Ti3SiC2, TiC, Ti5Si3) further enhances the stability of tribological characteristics. A regularity has been revealed according to which the optimal combination of a metallic matrix and carbide phases minimizes plastic deformation and wear under loads typical for the aviation and transportation industries. The conclusions emphasize that laser composite coatings on titanium substrates are an effective means of improving operational reliability; however, further research should be directed towards investigating the behaviour of such systems in marine environments, at elevated temperatures, and under cyclic loading. У роботі представлено огляд сучасних досліджень, присвячених лазерним композитним покриттям для титанових сплавів, які розглядаються як перспективний напрям підвищення їхньої зносостійкості та довговічності в умовах експлуатації. Новизна роботи полягає у систематизації та порівнянні підходів до формування зміцнених шарів на основі титану з використанням лазерного легування, наплавлення та композитних модифікаторів Ni, WC, Ti3SiC2, Y2O3 та ін.), що дозволяє виявити найбільш ефективні механізми керування мікроструктурою і триботехнічними характеристиками. Метою дослідження є узагальнення експериментальних результатів останніх років щодо впливу лазерних технологій на структуру та властивості титанових сплавів, а також окреслення подальших перспектив їх практичного застосування. Матеріалами для огляду стали публікації провідних дослідників (Fehg, Wang, Yan, ін.), які базуються на результатах трибологічних випробувань, мікроструктурного аналізу та порівняння з альтернативними покриттями. Методологія роботи ґрунтується на критичному аналізі експериментальних даних і зіставленні показників зносостійкості, коефіцієнта тертя та морфології поверхні у різних умовах. Основні результати свідчать, що формування зміцнених шарів з Ni–WC-композитами знижує коефіцієнт тертя титанових сплавів у середньому на 35–40%, а введення самозмащувальних фаз (Ti3SiC2, TiC, Ti5Si3) додатково підвищує стабільність трибологічних характеристик. Виявлено закономірність, згідно з якою оптимальне поєднання металевої матриці та карбідних фаз дозволяє мінімізувати пластичне деформування та зношування при навантаженнях, характерних для авіаційної і транспортної галузей. У висновках підкреслюється, що лазерні композитні покриття на титановій основі є ефективним засобом підвищення експлуатаційної надійності, однак подальші дослідження мають бути спрямовані на вивчення поведінки таких систем у морському середовищі, за підвищених температур та циклічних навантажень. Chuiko Institute of Surface Chemistry National Academy of Sciences of Ukraine 2025-11-26 Article Article application/pdf https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/808 10.15407/Surface.2025.17.264 Surface; No. 17(32) (2025): Surface; 264–281 Поверхность; № 17(32) (2025): Поверхня; 264–281 Поверхня; № 17(32) (2025): Поверхня; 264–281 3154-8091 3154-8083 10.15407/Surface.2025.17 uk https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/808/800 Авторське право (c) 2025 С. В. Кирилаха |
| spellingShingle | титанові сплави лазерні композитні покриття зносостійкість трибологія мікроструктура Ni–WC Ti3SiC2 лазерне наплавлення модифікація поверхні адитивні технології Кирилаха, С. В. Модифікація поверхні титанових сплавів лазерним наплавленням композитів: структурні особливості та триботехнічні властивості |
| title | Модифікація поверхні титанових сплавів лазерним наплавленням композитів: структурні особливості та триботехнічні властивості |
| title_alt | Modification of titanium alloy surfaces by laser cladding of composites: structural features and tribological properties |
| title_full | Модифікація поверхні титанових сплавів лазерним наплавленням композитів: структурні особливості та триботехнічні властивості |
| title_fullStr | Модифікація поверхні титанових сплавів лазерним наплавленням композитів: структурні особливості та триботехнічні властивості |
| title_full_unstemmed | Модифікація поверхні титанових сплавів лазерним наплавленням композитів: структурні особливості та триботехнічні властивості |
| title_short | Модифікація поверхні титанових сплавів лазерним наплавленням композитів: структурні особливості та триботехнічні властивості |
| title_sort | модифікація поверхні титанових сплавів лазерним наплавленням композитів: структурні особливості та триботехнічні властивості |
| topic | титанові сплави лазерні композитні покриття зносостійкість трибологія мікроструктура Ni–WC Ti3SiC2 лазерне наплавлення модифікація поверхні адитивні технології |
| topic_facet | titanium alloys laser composite coatings wear resistance tribology microstructure Ni–WC Ti3SiC2 laser cladding surface modification additive manufacturing титанові сплави лазерні композитні покриття зносостійкість трибологія мікроструктура Ni–WC Ti3SiC2 лазерне наплавлення модифікація поверхні адитивні технології |
| url | https://surfacezbir.com.ua/index.php/surface/article/view/808 |
| work_keys_str_mv | AT kirilahasv modificationoftitaniumalloysurfacesbylasercladdingofcompositesstructuralfeaturesandtribologicalproperties AT kirilahasv modifíkacíâpoverhnítitanovihsplavívlazernimnaplavlennâmkompozitívstrukturníosoblivostítatribotehníčnívlastivostí |