AISI 321 БОЛАТ НЕГІЗДЕРІНДЕГІ Al65Cu20Fe15 ЖАБЫНДАРЫНЫҢ ТРИБОЛОГИЯЛЫҚ СИПАТТАМАЛАРЫНА HVOF ПРОЦЕСІ ПАРАМЕТРЛЕРІНІҢ ӘСЕРІ

Бұл зерттеуде жоғары жылдамдықты оттегі-отын бүрку (HVOF) әдісі параметрлерінің, әсіресе оттегі қысымына баса назар аудара отырып, Al65Cu20Fe15 жабындарының микроқұрылымы мен трибологиялық өнімділігіне әсері жүйелі түрде зерттелді. Жабындар екі оттегі қысымында (3,0 және 3,5 бар) алынды, ал басқа барлық бүрку параметрлері тұрақты болды. Микроқұрылымдық сипаттама сканерлеуші электронды микроскопия (SEM) және энергия-дисперсиялық спектроскопия (EDS) көмегімен жүргізілді. Ал квазикристалды және кристалды фазалардың үлесін бағалау үшін фазалық құрам талданды. Трибологиялық қасиеттер үйкеліс коэффициентін үздіксіз бақылай отырып, шарлы-дискілі сырғанау сынағы арқылы бағаланды. Алынған нәтижелер оттегі қысымының жабын тығыздығына, фазалық құрамына және трибопленканың пайда болуына айтарлықтай әсер ететінін көрсетті. Осылайша, оттегінің 3,5 бар қысымында бүрку арқылы тұндырылған жабын ең оңтайлы сипаттамаларды көрсетті (тұрақты үйкеліс коэффициенті 0,55-0,60 және тұрақты тозу). Бұл квазикристалды фаза үлесінің жоғары болуымен және біртекті трибоқабықшаның түзілуімен түсіндіріледі. Осылайша, талдау үлгілерді 3,5 бар оттегі қысымында өңдеу оңтайлы процесс режимі екенін көрсетті. Бұл тығызырақ микроқұрылымның пайда болуын және жабынның трибологиялық қасиеттерінің жақсаруын қамтамасыз етеді.

1. Zhu L., Soto-Medina S., Cuadrado-Castillo W., Hennig R. G., Manuel M. V. New experimental studies on the phase diagram of the Al-Cu-Fe quasicrystal-forming system // Materials & Design. – 2020. – Vol. 185. – P. 108186. – https://doi.org/10.1016/j.matdes.2019.108186.

2. Wolf W., Koga G. Y., Schulz R., Savoie S., Kiminami C. S., Bolfarini C., Botta W. J. Wear and corrosion performance of Al-Cu-Fe-(Cr) quasicrystalline coatings produced by HVOF //journal of Thermal Spray Technology. – 2020. – Vol. 29. – P. 1195-1207. – https://doi.org/10.1007/s11666020-01053-2.

3. Рахадилов Б.К., Курбанбеков Ш.Р., Сейтов Б., Муктанова Н., Балтабаева Д.Э., Катпаева К. Теоретические исследования и решения оптимальных режимов процесса термического напыления HVOF для покрытия CR3C2-NiCr // Вестник НЯЦ РК. – 2023. – No. 4. – S. 22-31. – https://doi.org/10.52676/1729-78852023-4-22-31

4. Рахадилов Б. К., Муктанова Н., Какимжанов Д. Н. Влияние варьирования расстояния напыления на структурно-фазовое состояние и механо-трибологические свойства покрытий на основе 86WC10CO-4CR, полученных методом HVOF // Вестник НЯЦ РК. – 2024. – No. 3. – S. 91-104. – https://doi.org/10.52676/1729-7885-2024-391-104

5. Пантелеенко Ф. И., Жэн П. [Panteleenko F. I., Zhen P.] Прогрессивные технологии лазерной наплавки и газотермического напыления // литье и металлургия. – 2024. – No. 3. – S. 61-65. https://doi.org/10.21122/1683-6065-2024-3-61-65

6. Dubois J. M., Belin-Ferré E. Friction and solid-solid adhesion on complex metallic alloys // Science and Technology of Advanced Materials. – 2014. – Vol. 15. – P. 034804. – https://doi.org/10.1088/1468-6996/15/3/034804.

7. 08Х18Н10Т – сталь коррозионно-стойкая жаропрочная // Марочник стали и сплавов. – [Б. г. (B. g.)].

8. Kumar R., Sharma S., Singh J. P. et al. Enhancement in wear-resistance of 30MNCRB5 boron steel substrate using HVOF thermal sprayed WC-10%Co-4%Cr coatings //journal of Materials Research and Technology. – 2023. – Vol. 27. – P. 1072-1096.

9. Mishra B. B., Nautiyal H. Frictional and wear behavior of Cr₃C₂-NiCr coating on AISI-304 stainless steel // Advances in Materials and Processing Technologies. – 2022. – Vol. 8, No. 4. – P. 4007-4017. – https://doi.org/10.1080/2374068X.2022.2036508.

10. Mora J., García P., Muelas R., Agüero A. Hard quasicrystalline coatings deposited by HVOF thermal spray to reduce ice accretion in aero-structures components // Coatings. – 2020. – Vol. 10, No. 3. – P. 290. – https://doi.org/10.3390/coatings10030290.

11. Shalaeva E. V., Selyanin I. O., Smirnova E. O., Smirnov S. V., Novachek D. D. Deformation behavior and structure of the i-Al-Cu-Fe quasicrystalline alloy in the vicinity of a nanoindenter imprint // Physics of the Solid State. – 2018. – Vol. 60, No. 2. – P. 307-314. – https://doi.org/10.1134/S1063783418020233.

12. Huttunen-Saarivirta E., Turunen E., Kallio M. Microstructural characterisation of thermally sprayed quasicrystalline Al-Co-Fe-Cr coatings //journal of Alloys and Compounds. – 2003. – Vol. 354. – P. 269-280. – https://doi.org/10.1016/S0925-8388(03)00274-3.

13. Wolf W., Koga G. Y., Schulz R. et al. Wear and corrosion performance of Al-Cu-Fe-(Cr) quasicrystalline coatings produced by HVOF //journal of Thermal Spray Technology. – 2020. – Vol. 29. – P. 1195-1207. – https://doi.org/10.1007/s11666-020-01053-2.

14. Murray C. ASTM G99 tip’s perspective continuous wear contact // Today’s Standards Tomorrow’s Materials. – 2013. – Vol. 9.

15. Erkisi A., Surucu G. The investigation DO3-type Fe₃M (M = Al, Ga, Si and Ge) full-Heusler alloys within first principles study // Politeknik Dergisi. – 2018. – Vol. 21, No. 4. – P. 927-936.

16. Pougoum F., Martinu L., Klemberg-Sapieha J. E., Savoie S., Schulz R. Wear properties of Fe₃Al-based HVOF coatings strengthened with in-situ precipitated nitride and boride particles // Surface and Coatings Technology. – 2016. – Vol. 307. – P. 109-117.

17. Wolf W., Koga G. Y., Schulz R., Savoie S., Kiminami C. S., Bolfarini C., Botta W. J. Wear and corrosion performance of Al-Cu-Fe-(Cr) quasicrystalline coatings produced by HVOF //journal of Thermal Spray Technology. – 2020. – Vol. 29. – P. 1195-1207.

18. Babilas R., Bajorek A., Spilka M., Radoń A., Łoński W. Structure and corrosion resistance of Al-Cu-Fe alloys // Progress in Natural Science: Materials International. – 2020. – Vol. 30, No. 3. – P. 393-401.

19. Mora J., García P., Muelas R., Agüero A. Hard quasicrystalline coatings deposited by HVOF thermal spray to reduce ice accretion in aero-structures components // Coatings. – 2020. – Vol. 10. – P. 1-22.

20. Борисова А. Л., Борисов Ю. С., Астахов Е. А. и др. [Borisova A. L., Borisov Yu. S., Astakhov E. A. i dr.] Теплозащитные свойства газотермических покрытий, содержащих квазикристаллический сплав системы Al-Cu-Fe // Автоматическая сварка. – 2012. – № 4 (708). – С. 36-41.

21. Шалаева Е. В., Прекуль А. Ф. [Shalayeva E. V., Prekul’ A. F.] Структурно-фазовые превращения в квазикристаллообразующих сплавах Al-Cu-Fe и дефекты икосаэдрической фазы [// Физика металлов и металловедение. – 2010. – Т. 109, № 4. – С. 424-433.

22. Dubois J. M., Belin-Ferré E. Friction and solid-solid adhesion on complex metallic alloys // Science and Technology of Advanced Materials. – 2014. – Vol. 15. – P. 034804. – https://doi.org/10.1088/1468-6996/15/3/034804.

23. Fleury E., Kim Y. C., Kim J. S. et al. Sliding friction and wear behavior of Al-Ni-Co-Si quasicrystalline coatings deposited by the high-velocity oxy-fuel spraying technique //journal of Materials Research. – 2002. – Vol. 17. – P. 492-501.

24. Suárez M. A., Esquivel R., Alcántara J., Dorantes H., Chávez J. F. Effect of chemical composition on the microstructure and hardness of Al-Cu-Fe alloy // Materials Characterization. – 2011. – Vol. 62, No. 9. – P. 917-923.

25. Kurbanbekov S., Gaipov T., Saidakhmetov P. et al. Microstructure, phase components, and tribological properties of Al65Cu20Fe15 quasicrystal coatings deposited by HVOF // Lubricants. – 2025. – Vol. 13, No. 7. – P. 297.

26. Li L., Bi Q., Yang J. et al. Large-scale synthesis of Al-CuFe submicron quasicrystals // Scripta Materialia. – 2008. – Vol. 59, No. 6. – P. 587-590.

27. Suárez M. A., Esquivel R., Alcántara J., Dorantes H., Chávez J. F. Effect of chemical composition on the microstructure and hardness of Al-Cu-Fe alloy // Materials Characterization. – 2011. – Vol. 62, No. 9. – P. 917-923.

28. Huttunen-Saarivirta E., Turunen E., Kallio M. Influence of Cr alloying on the microstructure of thermally sprayed quasicrystalline Al-Cu-Fe coatings // Intermetallics. – 2003. – Vol. 11, No. 9. – P. 879-891.