УДК 621.793
DOI: 10.18503/1995-2732-2021-19-2-40-49
Аннотация
Работа посвящена изучению микроструктуры и свойствам композитных покрытий системы Cu-W, наносимых методом холодного газодинамического напыления (ХГН). Рассматриваемый процесс позволяет получать высококачественные покрытия из различных видов материалов. ХГН широко используется и исследуется благодаря технологической простоте, широкому спектру напыляемых материалов и рабочим температурам. В данном процессе частица с высокой скоростью ударяется о подложку, чтобы вызвать сильную пластическую деформацию и затем создать покрытие. Благодаря низкой температуре и высокой скорости по сравнению с термическим напылением, процесс холодного напыления все чаще используется в промышленности для нанесения защитных покрытий. Характеристики осаждения частиц, формирование покрытия при холодном напылении отличаются от термического напыления. Многие теоретические исследования процесса холодного напыления способствуют развитию высокоэффективных покрытий, что делает процесс холодного напыления популярной областью исследований. Однако существуют некоторые технологические проблемы, которые возникают при напылении материалов с низкими температурами плавления. Во время размягчения частицы прилипают к стенкам технологической оснастки (насадке) и блокируют распыление. На практике эта проблема решается с помощью добавления керамических частиц и распылительную смесь порошков. В результате сформированное покрытие будет обладать лучшими механическими свойствами, и технологическая задача будет решена. В работе выполнен обобщенный анализ результатов исследований микроструктуры и практических экспериментов, а также выполнено сравнение с другими методами нанесения покрытий. Приведена экспериментальная методика подготовки образцов и используемое оборудование. Показаны микроструктура до и после термообработки напыленных образцов, измерения микротвердости и теплопроводности.
Ключевые слова
Холодное газодинамическое напыление, нанесение покрытий, медь, вольфрам, порошок.
Для цитирования
Реализация процесса нанесения покрытия медь-вольфрам методом холодного газодинамического напыле- ния / Латфулина Ю.С., Дубенская М., Самодурова М.Н., Трофимов Е.А., Барков Л.А. // Вестник Магнитогорско- го государственного технического университета им. Г.И. Носова. 2021. Т.19. №2. С. 40–49. https://doi.org/10.18503/1995-2732-2021-19-2-40-49
1. Холодное газодинамическое напыление. Теория и практика: монография / А.П. Алхимов, С.В. Клинков, В.Ф. Косарев, В.М. Фомин. Москва: Физматлит, 2009. 533 с.
2. Robitaille F, Yandouzi M, Hind S, Jodoin B. Metallic coating of aerospace carbon/epoxy composites by the pulsed gas dynamic spraying process // Surf. Coat. Technol. 2009. № 203. С. 2954–2960.
3. Lupoi R, O'Neill W. Deposition of metallic coatings on polymer surfaces using cold spray // Surf. Coat. Technol. 2010. № 205. С. 2167–2173.
4. Zweben C. Metal-matrix composites for electronic packaging // The Journal of The Minerals, Metals & Materials Society. 1992. № 44–7. С. 15–23.
5. Kang H-K, Kang S B Tungsten/copper composite deposits produced by a cold spray // Scripta Materialia 2003. № 49. С. 1169–1174.
6. Kang S.B., Kang H.-K., Euh K. Processing and Microstructures of Tungsten/Copper Composites Produced by Plasma Spray and Cold Spray // Materials Science Forum. 2005. №475–479. С. 945–948.
7. Dong L.L., Ahangarkani M., Chen W.G., Zhang Y.S. Recent progress in development of tungsten-copper composites: Fabrication, modification and applications // Int. J. of Refractory Metals and Hard Materials. 2018. №75. С. 30–42.
8. 2012 Cold spray. A guide to best practice. Arbegast Materials Processing and Joining Lab: South Dakota School of Mines and Technology, United States.
9. Hussain T., McCartney D.G., Shipway P.H., Zhang D. Bonding Mechanisms in Cold Spraying: The Contributions of Metallurgical and Mechanical Components // J. Therm. Spray Technol. 2009. №18 (3). С. 364–379.
10. Huang R., Ma W., Fukanuma H. Development of ultra-strong adhesive strength coatings using cold spray // Surface and Coatings Technology. 2014. №258. С. 832–841.
11. Sova A., Maestracci R., Jeandin M., Bertrand Ph., Smurov I. Kinetics of composite coating formation process in cold spray: Modelling and experimental validation // Surface and Coatings Technology. 2016.
12. Goldstein J., Newbury D. Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis. Kluwer. 2003. 689 с.
13. ИСО 6507-1:2005. Металлические материалы. Измерение твердости по Виккерсу. Ч. 1. Метод измерения.
14. Calvet Calorimeter C80. From ambient to 300°C by Setaram 2019 (SETARAM Instrumentation: www.setaram.com).
15. Технология и оборудование сварки плавлением и термической резки / А.И. Акулов, В.П. Алехин, С.И. Ермаков и др. М.: Машиностроение, 2003. 560 с.
16. Talbot D E J. Effects of Hydrogen in Aluminium, Magnesium, Copper, and Their Alloys // International Metallurgical Reviews. 1975. №20(1). С. 166–184.
17. Manchang G., Suk B.K., Kwangjun E. Thermal conductivity of Al–SiCp composites by plasma spraying // Scripta Materialia. 2004. №52. С. 51–56.
18. Incropera F.P., DeWitt D.P., Bergman T.L., Lavine A.S. 2011 Fundamentals of Heat and Mass Transfer. John Wiley & Sons. 1024 с.