Получение многофункциональных оксидных покрытий на сплаве ВАЛ10 в растворе полисиликатов

D G Kalyuzhny; M V Palabugin; I N Burnyshev; O R Bakieva

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

Authors

D. G. Kalyuzhny Kalashnikov ISTU
M. V. Palabugin Kalashnikov ISTU
I. N. Burnyshev Udmurt Federal Research Center of the UB RAS
O. R. Bakieva Udmurt Federal Research Center of the UB RAS

DOI:

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

Keywords:

protective coatings, oxide-ceramic coatings, aluminum alloys, laser radiation

Abstract

Experiments on the effective deposition of an oxide-ceramic coating on cast aluminum alloy VAL10 have been carried out, alloowing quick application of hardening coatings that minimize main disadvantages of aluminum alloys, such as low strength and surface hardness. Protective coatings were applied using a LIS-25 laser device with a laser radiation wavelength of 1.06 μm. The substrates had dimensions of 10x10x3 mm. Laser treatment of the samples was carried out in a solution of polysilicate Na2SiO3 of various concentrations. Empirically, the optimal concentration of the solution was clarified. The chemical composition of the prepared sample surface was studied by Auger electron spectroscopy. A JAMP-10 S setup (JEOL, Japan) was used as an Auger microanalyzer. A control sample with treated in air surface was made for comparison. The composition of the coating obtained in a solution of polysilicate, in addition to aluminum, includes: carbon, calcium, oxygen, sodium, silicon. In the form of Auger lines, aluminum is in an oxidized state, and carbon and silicon are in the form of carbide. The coating obtained in a polysilicate solution has significant differences from the coating obtained in air. The coating obtained in a polysilicate solution has a more uniform structure, less roughness, and there are no characteristic craters from laser radiation exposure.

Author Biographies

D. G. Kalyuzhny, Kalashnikov ISTU

PhD in Engineering, Assoc. Prof.

M. V. Palabugin, Kalashnikov ISTU

Student

I. N. Burnyshev, Udmurt Federal Research Center of the UB RAS

PhD in Engineering, Assoc. Prof.

O. R. Bakieva, Udmurt Federal Research Center of the UB RAS

PhD in Physics and Mathematics

References

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.