Получение многофункциональных оксидных покрытий на сплаве ВАЛ10 в растворе полисиликатов

Дмитрий Геннадьевич Калюжный; Михаил Вячеславович Палабугин; Иван Николаевич Бурнышев; Ольга Ринатовна Бакиева

doi:10.22213/2410-9304-2022-4-4-8

Авторы

Д. Г. Калюжный ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
М. В. Палабугин ИжГТУ имени М. Т. Калашникова
И. Н. Бурнышев Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН
О. Р. Бакиева Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН

DOI:

https://doi.org/10.22213/2410-9304-2022-4-4-8

Ключевые слова:

защитные покрытия, оксидно-керамические покрытия, сплавы алюминия, лазерное излучение

Аннотация

Проведены эксперименты по эффективному нанесению оксидно-керамического покрытия на литейный алюминиевый сплав ВАЛ10, позволяющие быстро наносить упрочняющие покрытия, нивелирующие основные недостатки алюминиевых сплавов, такие как низкие показатели прочности и твердости поверхности. Нанесение защитных покрытий проводилось с помощью лазерной установки ЛИС-25, имеющей длину волны генерации лазерного излучения 1,06 мкм. Подложки имели размеры 10×10×3 мм. Лазерная обработка образцов велась в растворе полисиликата Na2SiO3 различной концентрации. Опытным путем была выяснена оптимальная концентрация раствора. Химический состав поверхности подготовленных образцов исследовался методом электронной оже-спектроскопии. В качестве оже-микроанализатора использовалась установка JAMP-10 S (JEOL, Япония). Для сравнения изготовлен контрольный образец, поверхность которого была обработана в воздушной среде. В состав покрытия, полученного в растворе полисиликата, кроме алюминия входят: углерод, кальций, кислород, натрий, кремний. По форме оже-линий алюминий находится в окисленном состоянии, а углерод и кремний образуют карбид. Покрытие, полученное в растворе полисиликата, имеет существенные отличия от покрытия, полученного на воздухе. Покрытие, полученное в растворе полисиликата, имеет более однородную структуру, меньшую шероховатость, отсутствуют характерные кратеры от воздействия лазерным излучением.

Биографии авторов

Д. Г. Калюжный, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

кандидат технических наук, доцент

М. В. Палабугин, ИжГТУ имени М. Т. Калашникова

студент

И. Н. Бурнышев, Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН

кандидат технических наук, старший научный сотрудник

О. Р. Бакиева, Удмуртский федеральный исследовательский центр УрО РАН

кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

Библиографические ссылки

Смирнова Н. А., Мисюров А. И. Особенности образования структуры при лазерной обработке // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. 2012. № 6 (6). С. 11.

Смирнова Н. А. Лазерное модифицирование поверхности алюминиевых сплавов // Технология машиностроения. 2016. № 2. С. 9-18.

Саврай Р. А., Малыгина И. Ю., Макаров А. В. Влияние лазерного легирования порошковыми смесями Cu-Zn-Ti и Si-Cu на структуру и свойства литейного алюминиевого сплава // Обработка металлов (технология, оборудование, инструменты). 2019. Т. 21, № 4. С. 70-84. DOI 10.17212/1994-6309-2019-21.4-70-84.

Производство алюминиевых сплавов: состояние и перспективы / С. Е. Бельский, И. П. Волчок, А. А. Митяев, Н. А. Свидунович // Литье и металлургия. 2006. № 2. С. 130-133.

Гиржон В. В., Танцюра И. В. Формирование структуры поверхностных слоев алюминиевых сплавов после импульсной лазерной обработки // Металлофизика и новейшие технологии. 2005. Т. 27. № 11. С. 1519-1528.

Казин А. А., Белозеров Л. С., Плещев В. П. Исследование упрочнения карбидоборидом алюминиевого сплава АЛ-9 электроискровым и лазерным способами // Наука - образование - производство: опыт и перспективы развития : материалы ХIV Международной научно-технической конференции / ответственные редакторы: М. В. Миронова, А. А. Пыстогов. 2018. С. 67-73.

Болотов А. Н., Новиков В. В., Новикова О. О. Повышение энергоэффективности технологии формирования износостойкого керамического покрытия на алюминии // Вестник Тверского государственного технического университета. 2019. № 3 (3). С. 5-13.

Современные тенденции анодного оксидирования алюминий-литиевых и алюминиевых сплавов (обзор) / В. А. Дуюнова, И. А. Козлов, М. С. Оглодков, А. А. Козлова // Труды ВИАМ. 2019. № 8 (80). С. 79-89. DOI 10.18577/2307-6046-2019-0-8-79-89.

Юров, В. М., Гученко С. А., Маханов К. М. Структура многоэлементных покрытий до и после облучения лазерным излучением // Chronos: естественные и технические науки. 2020. № 4 (32). С. 27-31.

Фомин В. М., Голышев А. А., Косарев В. Ф. Создание металлокерамических структур на основе Ti, Ni, WC и B4C с применением технологии лазерной наплавки и холодного газодинамического напыления // Физическая мезомеханика. 2019. Т. 22, № 4. С. 5-15. DOI 10.24411/1683-805X-2019-14001.

Лазерное легирование поверхностных слоев алюминиевых сплавов с целью повышения их износостойкости / В. Д. Александров, Л. Г. Петрова, М. В. Морщилов, А.С. Сергеева // Технология металлов. 2019. № 10. С. 33-39. DOI 10.31044/1684-2499-2019-10-0-33-39.

Tarassova T.V., Laser Alloying of Aluminium Alloys. 12th Advanced Materials and Processes Conference and Exposition. California, USA, 2001.

Тарасова Т. В., Сайдумаров К. В., Кривушина О. А. Разработка научных основ процессов лазерного модифицирования поверхности сталей и сплавов // Труды регионального конкурса научных проектов в области естественных наук. Калуга. 2008. № 9. C. 371-382.

Болотов А. Н., Новиков В. В., Новикова О. О., Васильев М. В., Горлов М. В. Патент RU 2424381 C1, 20.07.2011.

Болотов А. Н., Новиков В. В., Новикова О. О., Рачишкин А. А. Патент RU 2581956 C1, 20.04.2016.

Андреев С. Н., Кочиев Д. Г., Шафеев Г. А., Щербаков И. А. Светогидравлический эффект Прохорова - Аскарьяна - Шипуло // Природа. 2016. № 6 (1210). С. 21-30.

Дорофеев С. Г, Кононов Н. Н., Бубенов С. С. Прыжковая проводимость Мотта и Эфроса-Шкловского в пленках из наночастиц Si, легированных фосфором и бором // Физика и техника полупроводников. 2022. Т. 56, № 2. С. 204-212. DOI 10.21883/FTP.2022.02.51963.9727.