Abstract

A new direction in the development of metal-matrix coatings are composites based on an amorphous matrix with reinforcing ceramic additives. In this work, composite coatings were prepared by electrospark treatment of AISI 1045 in a mixture of iron granules with a multicomponent composition CrMoWCBSi and the addition of tungsten carbide powder. According to X-ray analysis, with an increase in the concentration of WC in the mixture of granules up to 1.2 vol.%, the content of the WC phase in the coating composition increased. In addition, the X-ray analysis showed metallic tungsten, which is a product of the partial dissolution of WC particles in the iron melt. In the microstructure of the coatings, inclusions of tungsten carbide with a diameter of 1.8 ± 0.9 μm were observed. The oxidation resistance of the coatings at a temperature of 700°C decreased monotonically with an increase of WC additive in the mixture of granules. The microhardness of the coatings with tungsten carbide was in the range from 814 to 1118 HV, which is higher compared to a completely amorphous sample (743 HV). The average values of the coating friction coefficient with WC ranged from 0.60 to 0.67, which is 30 % lower than that of an amorphous coating. The wear rate of coatings with tungsten carbide was in the range of 0.5 –1.1×10−5 mm3 / Nm, which is lower than that of the sample without WC (1.8 ×10−5 mm3 / Nm). The optimal value of the addition of WC powder in the mixture of granules during the deposition of the coatings for tribotechnical applications is 1.2 vol.%. Thus, the use of amorphous coatings reinforced with tungsten carbide makes it possible to reduce the wear of steel 45 by up to 8 times.

Highlights

  • Новым направлением развития металломатричных покрытий являются композиты на основе аморфной матрицы с армирующими керамическими добавками

  • A new direction in the development of metal-matrix coatings are composites based on an amorphous matrix with reinforcing ceramic additives

  • Composite coatings were prepared by electrospark treatment of AISI 1045 in a mixture of iron granules with a multicomponent composition CrMoWCBSi and the addition of tungsten carbide powder

Read more

Summary

Введение

Армированные неметаллическими частицами, сочетают в себе свойства металлов (высокая пластичность и ударная вязкость) с керамикой (высокие прочность и модуль упругости). Частицы карбида вольфрама обладают хорошими физическими свойствами, такими как высокая температура плавления, высокая твердость, стабильность и хорошая смачиваемость, поэтому их часто используют в качестве армирующей фазы [2]. Покрытия с аморфной матрицей на основе железа демонстрируют множество превосходных свойств, таких как высокая твердость, высокая прочность на разрыв, хорошая износостойкость, коррозионная стойкость и жаростойкость [6, 7]. В этом способе многокомпонентный порошок плавился и перемешивался с железом подложки в ходе электрических разрядов, и благодаря высоким скоростям охлаждения материала после прекращения разряда, происходило формирование аморфной фазы непосредственно в процессе нанесения покрытия. В данной работе исследовались условия армирования аморфного покрытия карбидом вольфрама, а также структура, жаростойкость и триботехнические свойства покрытий, приготовленных электроискровой обработкой стали 45 в смеси железных гранул и аморфизирующегося порошка с добавлением частиц WC

Материалы и методы исследования
Результаты и обсуждение
Findings
Выводы

Talk to us

Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have

Schedule a call

Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.