Termal püskürtme aşınmaya qarshi qoplama texnologiyasining tadqiqot holati

1. Metall qoplamalarining joriy tadqiqot holati

Termal püskürtme metall qoplamalari eng dastlabki o‘rganilgan va qo‘llanilgan aşınma qarshi qoplamalar qatoriga kiradi. Odatda ishlatiladigan materiallar metallardan (Mo, Ni), uglerod po‘latidan, past legirali po‘latdan, zanglamaydigan po‘latdan va Ni-Cr legiralari seriyasidagi qoplamalardan iborat. Odatda olov püskürtme, arc püskürtme, plazma püskürtme, HVOF (Yuqori tezlikda kislorod yoqilg‘isi) va detonatsion püskürtme kabi texnikalar qo‘llaniladi. Ushbu qoplamalar substrat bilan yuqori bog‘lanish kuchiga ega bo‘lib, ajoyib aşınma va korroziya qarshiligini ko‘rsatadi, bu esa ularni aşıngan qismlarni ta'mirlash va ortiqcha komponentlarni ishlov berish uchun mos qiladi.

Alyuminiy asosidagi qotishmalar bilan piston halqalari, sinxronizator halqalari va silindrlarni qoplash uchun plasma püskürtme texnologiyasidan foydalanilganda, qoplamalar yaxshi aşınma qarshiligi, yuqori bog'lanish kuchi va ajoyib yopishqoq aşınma xususiyatlarini namoyish etadi. Yog'langan sharoitlarda, ular shuningdek, yaxshi ushlanmaslik va aşınmaslik ko'rsatkichlarini ko'rsatadi. Yuqori uglerodli po'lat simlar va zanglamaydigan po'lat (Cr13 turi, 18-8 turi va boshqalar) qotishma simlar odatda aşınma va korroziyaga qarshi püskürtme materiallari sifatida ishlatiladi. Ushbu materiallar yuqori kuch, yaxshi aşınma qarshiligi, keng mavjudlik va past narx bilan ajralib turadi. NiCr qoplamalari yaxshi issiqlik qarshiligi, korroziya qarshiligi va eroziya aşınma qarshiligini taklif etadi, bu esa ularni elektr stansiyalari qozonlaridagi superheating va qayta isitish quvurlarini himoya qoplamalari sifatida mos qiladi. Olov va plasma püskürtme usullari turli mikro tuzilmalarga ega NiCr metall aşınma qarshik qoplamalarini tayyorlash uchun ishlatilishi mumkin, garchi bu qoplamalar yuqori porozlik va oksid miqdoriga ega bo'lishi mumkin.

2. Keramika qoplamalarining joriy tadqiqot holati

Termal purkagich keramika kukunlari oksidlar, karbidlar, boridlar, nitritlar va silitsidlarni o'z ichiga oladi, bu kristall yoki amorf birikmalar bo'lib, metall va metall bo'lmagan elementlardan tashkil topgan. Keramika qoplamalari yuqori erish nuqtalari, yuqori qattiqlik va a'lo aşınma qarshiligi, korroziya qarshiligi va yuqori harorat barqarorligi bilan tanilgan. Biroq, keramika qoplamalarini purkash jarayoni murakkab va qimmat, va qoplamalar yuzada yoriqlar paydo bo'lishiga moyil va metall qoplamalarga nisbatan past termal charchoq qarshiligiga ega. Bundan tashqari, keramika qoplamalari yomon kuchlanishga ega va muhim zarba yuklari bilan bog'liq ilovalar uchun mos emas. Odatda ishlatiladigan keramika qoplamalariga Al2O3, TiO2, Cr2O3, ZrO2, WC, TiC, Cr3C2 va TiB2 kiradi, odatda plazma purkash, olov purkash, HVOF va detonatsiya purkash texnikalari yordamida tayyorlanadi.

Ren Jingri va boshqalar plasma püskürtme Al2O3-40%TiO2 va Cr2O3 keramika kukun qoplamalarining sirpanish ishqalanishi va aşınma xususiyatlarini o‘rganishdi. Ular Cr2O3 qoplamalari Al2O3-40%TiO2 qoplamalariga nisbatan yuqori aşınma qarshiligini ko‘rsatishini aniqladilar. Cr2O3 qoplamalarining aşınma mexanizmi asosan abraziv aşınma bo‘lib, yuqori yuklar ostida qattiq parchalanish xususiyatlariga ega. Bunga qarama-qarshi ravishda, Al2O3-40%TiO2 qoplamalarining aşınma mexanizmi asosan plastik deformatsiya va delaminatsiyadir. Chen Chuanzhong va boshqalar Al2O3-TiO2-NiCrAlY kompozit keramika qoplamalarini o‘rganishdi, TiO2 va Al2O3 ning erishi ma'lum darajada o‘zaro eruvchanlikni hosil qilishini, qoplamaning porozligini kamaytirishini va uning kuchi, bardoshli va aşınma qarshiligini yanada oshirishini ta'kidlashdi.

Boshqa tadqiqotlar plasma püskürtme orqali ishlab chiqarilgan ko'p qatlamli metall va keramika qoplamalarining sirpanchiq ishqalanish va aşınma xususiyatlarini o'rganishdi. Püskürtme tartibi avval substratga NiCr bog'lovchi qoplama qo'llanilishi, keyin esa NiCr-Cr2O3 ning turli nisbatlari bilan o'tish qatlamlari qo'llanilishi va nihoyat 100% Cr2O3 yuzaki qatlam qo'llanilishi bilan bog'liq. O'tish qatlamidagi metall va keramika o'rtasidagi mos nisbati qoplamaning aşınma qarshiligini yaxshilashi mumkinligi aniqlangan. Asosiy aşınma mexanizmlari qattiq parchalanish, abraziv aşınma, yopishish va oksidlanish aşınmasini o'z ichiga oladi.

3. Metall-Keramika Qoplamalarining Hozirgi Tadqiqot Holati

Metall va keramika har biri o'ziga xos afzalliklarga va aniq ishlash zaifliklariga ega. Ikkala materialning foydali xususiyatlarini birlashtirish materiallar fanida va muhandislikda uzoq muddatli tadqiqot yo'nalishi bo'lib kelmoqda. Metall-keramika kompozit qoplama texnologiyasi, mos shakl va o'lchamdagi keramika zarrachalarini plastik matritsada bir tekis tarqatishni o'z ichiga oladi, metallarning kuchi va mustahkamligini keramikaning yuqori haroratga chidamliligi, ishqalanishga chidamliligi va korroziyaga chidamliligi bilan muvaffaqiyatli birlashtiradi. Bu metall va keramika materiallarining qo'llanilish doirasini sezilarli darajada kengaytiradi, aviatsiya, kimyo, mexanika va energetika sanoatlarida muvaffaqiyatli qo'llanmalarga ega. Sanoatda eng keng tarqalgan metall-keramika qoplamalari Cr3C2-NiCr va WC-Co bo'lib, odatda HVOF, plazma va portlash purkash texnikalari yordamida tayyorlanadi.

Cr3C2-NiCr metall-keramika qoplamalari refrakter xrom karbidining qattiq fazasi va plastiklik xrom-nikel qotishmasining fazasidan iborat. Ular yuqori haroratda qattiqlik, ajoyib yuqori haroratda aşınma qarshiligi, korroziya qarshiligi, oksidlanish qarshiligi va yuqori bog'lanish kuchini ko'rsatadi. Ushbu qoplamalar yuqori harorat (530–900°C) aşınma, korroziya aşınishi va eroziya aşınishi sharoitida ishlaydigan komponentlarda keng qo'llaniladi, masalan, uzluksiz annealing liniyalaridagi pech rollari, po'lat zavodining uzluksiz ishlab chiqarish liniyalaridagi yadro rollari va silindr piston halqalari va qoplamalari. TiB2 asosidagi metall-keramika qoplamalari, yuqori erish nuqtasi, yuqori qattiqlik, yaxshi elektr va magnit xususiyatlari va yuqori korroziya qarshiligi bilan, yuqori haroratda aşınma qarshiligi talab qilinadigan ilovalar uchun Cr3C2 ga muqobil sifatida potentsialdir. Ular Al2O3, Cr3C2-NiCr va WC-Co dan yuqori aşınma qarshiligini taklif etadi.

WC asosidagi metall-keramika qoplamalari odatda 450°C dan past bo'lgan abraziv va eroziya wear sharoitlarida qo'llaniladi. Xu Xiangyang va boshqalar plazma püskürtme WC/18Co qoplamalarining fretting wear mexanizmini o'rgandilar. Natijalar shuni ko'rsatdiki, fretting wear ning dastlabki bosqichi yopishqoq wear bilan boshqariladi, qoplamaning yuqori qattiqligi va kuchli yopishqoq qarshilik xususiyatlari minimal wear ga olib keladi. Barqaror bosqichda, charchoq delaminatsiyasi va qattiq yorilishlar asosiy wear mexanizmlariga aylanadi, qoplamaning qattiqligi va past zarrachalararo bog'lanish kuchi wear ni oshiradi. Qoplama ichidagi oksid qo'shimchalari yetarli fretting wear qarshiligining asosiy sababi hisoblanadi.

4. Amorf qoplamalarning joriy tadqiqot holati

Amorf materiallar uzoq masofali tartibsizlik va qisqa masofali tartib bilan tavsiflanadi.

Xiang Xinghua va boshqalar plasma püskürtme usuli bilan Fe asosidagi amorf qotishma qoplamalarini tayyorladilar (Si, B, Cr, Ni va boshqalar o'z ichiga olgan). Qoplamalar bir xil mikro tuzilishga, yuqori zichlikka, past porozitaga, minimal oksid miqdoriga va yuqori qattiqlikka ega bo'lib, mikroqattiqlik 530 dan 790 HV0.1 gacha o'zgarib turadi. Qoplamalar substrat bilan yaxshi bog'lanishni ham ko'rsatdi.

Boshqa tadqiqotlar detonatsiya püskürtme usuli bilan tayyorlangan Fe-Cr-B qotishma qoplamalarining mikro tuzilishi va ishqalanish qarshiligini o'rganishdi. Natijalar qoplamalar ajoyib ishqalanish va korroziya qarshiligiga ega ekanligini ko'rsatdi. Sirpanchiq ishqalanish paytida dinamik ravishda hosil bo'lgan amorf yuz filmi ishqalanish qarshiligini sezilarli darajada oshirdi va ishqalanish koeffitsientini kamaytirdi.

Xulosa qilib aytganda, HVOF, plazma püskürtme, arc püskürtme va detonatsion püskürtme usullaridan foydalanish metall, keramika, metall-keramika va amorf aşınma qarshi qoplamalarni qo'llash orqali substrat materiallarining aşınma qarshiligini samarali ravishda oshirishi mumkin. Termal püskürtme qoplamalarining aşınma mexanizmlari va qoplama mikro tuzilotining aşınma xususiyatlariga ta'siri bo'yicha chuqur tadqiqotlar qoplama tuzilmalarini yaxshilash, püskürtme jarayonlarini optimallashtirish va yangi aşınma qarshi qoplamalarni ishlab chiqish uchun nazariy asosni taqdim etadi.