HVOF ӘДІСІМЕН АЛЫНҒАН Al65Cu20Fe15 КВАЗИКРИСТАЛДЫ ЖАБЫНДАРЫНЫҢ ТРИБОЛОГИЯЛЫҚ ҚАСИЕТТЕРІН ЗЕРТТЕУ

Бұл жұмыста жоғары жылдамдықты оттекті отынмен бүрку HVOF әдісімен У8Г құралдық болатына жағылған Al_₆₅Cu_₂₀Fe_₁₅ квазикристалды жабындарының трибологиялық қасиеттері мен микроқаттылығы зерттелді. Ауа беру режимінің (1.9 bar, 2.1 bar, 2.3 bar) жабындардың тозуға төзімділігіне әсері ерекше назарға алынды. Зерттеу «шар-диск» әдісімен жүргізіліп, микроструктурасы сканерлейтін электронды микроскоп (СЭМ) көмегімен талданды. Пропан – 2 bar, оттегі – 2.1 bar, ауа – 2.1 bar режимінде жағылған үлгі ең төменгі тозу ізінің енін (902 мкм) және тұрақты үйкеліс коэффициентін (μ ≈ 0.4) көрсетті, бұл оның тозуға төзімділігін дәлелдейді. Виккерс әдісімен өлшенген жабынның микроқаттылығы 800 HV құрап, оның жоғары беріктігін көрсетеді. Бұл нәтижелер квазикристалды жабындардың авиация, автомобиль және машина жасау өнеркәсібіндегі жоғары тозуға төзімді ортада қолданылу мүмкіндігін айқындайды. Зерттеу тұрақты даму мақсаттарына, атап айтқанда «Индустрияландыру, инновациялар және инфрақұрылым» бағытына сәйкес келіп, жетілдірілген эксплуатациялық сипаттамалары bar тозуға төзімді жабындарды әзірлеуге ықпал етеді.

1. Yeong-Ho, S.; Baek, S. H.; Kim, B. K.; Hwang, J. H.; Lee, J. H.; Song, G. D. Comparison of Durability and Gamma-Ray Shielding Performance of High-Velocity Oxygen Fuel Tungsten Carbide-Based Coatings on ColdRolled Steel Surface // Crystals. – 2025. – Vol. 15(1). – P. 21.

2. Nie, H.; Li, Z.; Zhou, H.; Wu, J.; Wen, G.; Li, Y. Study on the wear resistance and mechanism of HVOF-sprayed WC10Co4Cr coatings //Surf. Coat. Technol. – 2024. – Vol. 494. – P. 131368.

3. Kumar, V.; Verma, R. Effect of GNP and laser-surface texturing on HVOF sprayed WC10Co4Cr coatings for high-wear resistance //Tribol. Int. – 2023. – Vol. 178. – P. 108057.

4. Kumar, R.; Sharma, S.; Singh, J.P.; Gulati, P.; Singh, G.; Dwivedi, S.P.; Li, C.; Kumar, A.; Tag-Eldin, E.M.; Abbas, M. Enhancement in wear-resistance of 30MnCrB5 boron steel-substrate using HVOF thermal sprayed WC–10% Co–4% Cr coatings: A comprehensive research on microstructural, tribological, and morphological analysis // J. Mater. Res. Technol. – 2023. – Vol.27. – P. 1072–1096.

5. Mishra, B.B.; Nautiyal, H. Frictional and wear behavior of Cr3C2-NiCr coating on AISI-304 stainless steel //Adv. Mater. Process. Technol. – 2022. – Vol. 8. – P. 4007–4017.

6. Wen, Y.; Zhang, Y.; Zhang, X.; Zhao, Z.; Yan, Q. The tribological behavior of Cu-based brake materials against Cr₃C₂-NiCr coated steel disks with varying roughness. Tribol. Trans. 2024; accepted.

7. Ge, Y.; Xi, H.; Kong, D. Structural Evolution, Phase Transition and High-Temperature Tribological Properties of Cr₃C₂ Reinforced WC-10Co4Cr Coatings by Laser Cladding // Ind. Lubr. Tribol. – 2025. – Vol. 77(4). – P. 582– 591.

8. Hao, K.; Huang, J.; Liu, H.; Wang, Z.; Qiu, Z.; Zheng, Z.; Zeng, D. Improving Thermal Shock and Oxidation Resistance of Cr₃C₂/WC-NiCr Cermet Coating by Embedding Large NiCrAlY Superalloy Particles //Ceramics International. – 2024. – Vol. 50(24). – P. 54737–54752.

9. Torskaya E. V. et al. Processing and tribological properties of PEO coatings on AlZn5. 5MgCu aluminum alloy with incorporated Al-Cu-Fe quasicrystals //Ceramics. – 2023. – Vol. 6. – No. 2. – P. 858–871. https://doi.org/10.3390/ ceramics6020049

10. Fatoba O. S., Akinlabi S. A., Akinlabi E. T. Effects of Fe addition on the microstructure and corrosion properties of quasicrystalline Al-Cu-Fe coatings //2018 IEEE 9th International Conference on Mechanical and Intelligent Manufacturing Technologies (ICMIMT). – IEEE, 2018. – С. 74-79. https://doi.org/10.1109/ICMIMT.2018.8340424

11. Екимов Е. А. и др. Композитный материал на основе квазикристалла системы Al-Cu-Fe и способ его получения.

12. Nascimento L., Melnyk A. Quasicrystalline Phase Formation of the Al67Cu26Fe15 Alloy //Semina: Ciências Exatas e Tecnológicas. – 2019. – Vol. 40. – No. 1. – P. 3–12. https://doi.org/10.5433/1679-0375.2019v40n1p3

13. Пескова А. С. и др. Сплав на основе квазикристалла системы Al-Cu-Fe для нанесения износостойкого, наноструктурного покрытия. – 2011. https://doi.org/ 10.26160/2658-3305-2023-19-185-189

14. Bakhtiari H. et al. The Methods of Quasicrystals Producing //Journal of Environmental Friendly Materials. – 2021. – Vol. 5. – No. 1. – P. 59–68.

15. Фролов Г. О. и др. Теплофизические характеристики HVAF-покрытия из квазикристаллического сплава системы Al-Cu-Fe //Двигуни внутрішнього згоряння. – 2022. – № 2. – С. 61–68.

16. Polonskyy V. A., Sukhova O. V. Development of composite material reinforced with decagonal quasicrystals for working in sea atmosphere //Journal of Chemistry & Technologies. – 2021. – Vol. 29. – No. 4. http://chemistry.dnu.dp.ua/

17. Цетлин М. Б. и др. Композитный материал на основе политетрафторэтилена и квазикристаллического наполнителя Al-Cu-Fe с ультранизким износом: морфология, трибологические и механические свойства //Поверхность. Рентгеновские, синхротронные и нейтронные исследования. – 2018. – № 3. – С. 83–92.

18. Fatoba O. S. et al. Microstructural analysis, micro-hardness and wear resistance properties of quasicrystalline Al– Cu–Fe coatings on Ti-6Al-4V alloy //Materials Research Express. – 2018. – Vol. 5. – No. 6. – P. 066538. https://doi.org/10.1088/2053-1591/aaca70

19. Nascimento L. Icosahedral Phase of Al65Cu25Fe15 //Journal of Experimental Techniques and Instrumentation. – 2020. – Vol. 4. – No. 01. – P. 1–14. https://doi.org/10.30609/jeti.v4i01.7558

20. Куис Д. В. и др. Алюминиевый композит, армированный квазикристаллическими частицами Al-Cu-Fe //Труды БГТУ. Лесная и деревообрабатывающая промышленность. – 2015. – № 2 (175). – С. 229–233.

21. Родникова И. С. и др. Композитный материал на основе сверхвысокомолекулярного полиэтилена и квазикристаллического наполнителя (Al-Fe-Cu) //Успехи в химии и химической технологии. – 2020. – Т. 34. – № 7 (230). – С. 129–131.

22. Xin X. et al. Single-phase quasicrystalline Al–Cu–Fe thin film prepared by direct current magnetron sputtering on stainless steel //Thin Solid Films. – 2022. – Vol. 753. – P. 139272. https://doi.org/10.1016/j.tsf.2022.139272

23. Чуков Д. И. и др. Полимер-квазикристаллическая порошковая композиция для получения антикоррозийных защитных покрытий. – 2017.

24. Юдин Г. А., Абузин Ю. А., Тюрина С. А. Исследование термохимической стабильности квазикристаллов в высоконаполненном км системы 30% Cu-70% квазикристалл, полученного методом холодного газодинамического напыления //Международный научно-исследовательский журнал. – 2020. – № 12-1 (102). – С. 76–82.

25. Мора Дж. и др. Твердые квазикристаллические покрытия, нанесенные методом высокоэнергетического термического напыления для уменьшения обледенения компонентов аэроконструкций // Покрытия. – 2020. – Т. 10. – № 3. – С. 290.

26. Wolf W. et al. Wear and corrosion performance of Al-CuFe-(Cr) quasicrystalline coatings produced by HVOF //Journal of Thermal Spray Technology. – 2020. – Vol. 29. – P. 1195–1207.

27. Souza T. A. et al. Analysis of the surface properties of Al-Cu-Fe-B and Al-Co-Cu quasicrystalline coatings produced by HVOF //MRS Communications. – 2021. – Vol. 11. – No. 6. – P. 873–878.

28. Souza T. A. et al. Analysis of the surface properties of Al–Cu–Fe–B and Al–Co–Cu quasicrystalline coatings produced by HVOF //MRS Communications. – 2021. – Vol. 11. – No. 6. – P. 873–878.

29. Parsamehr H. et al. Thermal spray coating of Al-Cu-Fe quasicrystals: Dynamic observations and surface properties //Materialia. – 2019. – Vol. 8. – P. 100432. https://doi.org/10.1016/j.mtla.2019.100432

30. Li Z. et al. Microstructure and Tribological Properties of AlCuFeSc Coatings: Effects of Surface Roughness and Quasi-Crystalline i-Phase Content //Metallophysics & Advanced Technologies/Metallofizika i Novejsie Tehnologii. – 2022. – Vol. 44. – No. 12.

31. Feitosa F. R. P. et al. Effect of oxygen/fuel ratio on the microstructure and properties of HVOF-sprayed Al59Cu25.5Fe12.5B3 quasicrystalline coatings //Surface and Coatings Technology. – 2018. – Vol. 353. – P. 171– 178. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.08.081

32. Yang Q., Dolatabadi A., Golovin K. Durable Icephobic and Erosion Resistant Coatings Based on Quasicrystals // SAE Technical Paper. – 2023. – Vol. 1. – P. 1455. https://doi.org/10.4271/2023-01-1455

33. Feitosa F. R. P. et al. Efeito da relação oxigênio/combustível na microstrutura e propriedades de revestimentos quasicristalinos AlCuFeB e AlCoCu produzidos por HVOF. – 2018.

34. Сильва Гедес де Лима Б. А. и др. Само смазывающиеся, с низким коэффициентом трения, износостойкие квазикристаллические покрытия на основе алюминия // Наука и технология перспективных материалов. – 2016. – Т. 17. – № 1. – С. 71–79.

35. Anusha K., Routara B. C., Guha S. A review on highvelocity oxy-fuel (HVOF) coating technique //Journal of The Institution of Engineers (India): Series D. – 2023. – Vol. 104. – No. 2. – P. 831–848.

36. Рахадилов Б. К., Муктанова Н., Журерова Л. Г. Применение технологии HVOF для получения износостойких покрытий на основе WC–обзор //Вестник НЯЦ РК. – 2023. – № 1. – С. 4–14. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2023-1-4-14

37. Рахадилов Б. К., Муктанова Н., Какимжанов Д. Н. Влияние варьирования расстояния напыления на структурно-фазовое состояние и механо-трибологические свойства покрытий на основе 86WC-10Co-4Cr, полученных методом HVOF // Вестник НЯЦ РК. – 2024. – № 3. – С. 91–104. https://doi.org/10.52676/1729-7885-2024-3-91-104

38. Галлямов А. М. и др. Восстановление эксплуатационных свойств ответственных деталей методом высокоскоростного напыления (HVOF) // Научнотехнический вестник Поволжья. – 2015. – № 2. – С. 94–98.

39. Тамбовцев А. С. и др. Нанесение защитных покрытий для топливно-энергетического комплекса методом плазменного напыления // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Аэрокосмическая техника. – 2022. – № 71. – С. 156–166. https://doi.org/10.15593/2224-9982/2022.71.17

40. Anusha K., Routara B. C., Guha S. A review on highvelocity oxy-fuel (HVOF) coating technique //Journal of The Institution of Engineers (India): Series D. – 2023. – Vol. 104. – No. 2. – P. 831–848.

41. Raza A. et al. An influence of oxygen flow rate and spray distance on the porosity of HVOF coating and its effects on corrosion — A review //Materials. – 2022. – Vol. 15. – No. 18. – P. 6329. https://doi.org/10.3390/ma15186329