Исследование трибологических характеристик композиционных покрытий на основе никеля, формируемых с использованием детонационного газотермического напыления
В.В. Сирота, С.В. Зайцев, Д.С. Прохоренков, М.В. Лимаренко, А.С. Чуриков
Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова, г. Белгород, Российская Федерация
Горная Промышленность №5 / 2024 стр.210-214
Резюме: В статье представлено исследование формирования износостойких покрытий для ответственных деталей горнопромышленного оборудования. Цель – изучить трибологические свойства покрытий на основе никеля, полученных методом высокоскоростного детонационного газотермического напыления в условиях сухого скольжения по схеме «шарик-диск». Понимание динамики износа этих покрытий в процессе эксплуатации имеет важное значение для определения наиболее эффективного материала в конкретных условиях эксплуатации. Основная задача – провести сравнительный анализ износостойкости различных типов напыляемых покрытий, таких как NiCrBSi, NiCrBSi/B4C, NiCrBSi/ B4CNi и NiCr/WC. В качестве исходного материала для поверхностного нанесения покрытий использовали чистый порошок NiCrBSi и смеси порошков NiCrBSi/B4C (90/10); NiCrBSi/B4CNi (85/15); NiCr/WC (85/15). Для нанесения покрытий были использованы порошки NiCrBSi марки ПР-НХ17СР4 производства ОАО «ПОЛЕМА», NiCr/WC марки ВСНГН-85 ООО «ТЦ “Техникорд”», порошок B4C марки F1200 производства ООО «Промхим» и B4CNi марки ПКБН-30 производства ООО НПО «Спецборзащита». Методом высокоскоростного детонационного газотермического напыления были получены композиционные покрытия, общей характеристикой которых является никелевая матрица. После испытаний на износ в условиях сухого скольжения по схеме «шарик-диск» поверхности композиционных покрытий были исследованы с применением сканирующей электронной микроскопии. В результате установлено, что покрытия NiCrBSi, NiCrBSi/B4CNi и NiCrBSi/B4C обладают коэффициентами трения в стабильном периоде износа на уровне 0,026, 0,024 и 0,028 соответственно, а их скорости изнашивания достигают 4,73×10–11, 1,20×10–11 и 1,18×10–11 соответственно. Добавление B4C способствует улучшению износостойкости покрытий NiCrBSi. Покрытие NiCr/WC обладает лучшей износостойкостью среди всех рассматриваемых, но при этом характеризуется высоким коэффициентом трения, равным 0,055. Сделан вывод, что износостойкость композиционных покрытий с керамическим наполнителем превосходит износостойкость сплава NiCrBSi.
Ключевые слова: композиционные покрытия, трибология, механизм износа, микроструктура
Благодарности: Работа выполнена по соглашению №075-11-2023-017 от 13 февраля 2023 г. (государственного контракта 000000S407523Q900002). Исследование проведено на оборудовании Центра высоких технологий Белгородского государственного технологического университета с использованием научно-исследовательского комплекса по нанесению и исследованию свойств наноструктурных функциональных покрытий (№3552744).
Для цитирования: Сирота В.В., Зайцев С.В., Прохоренков Д.С., Лимаренко М.В., Чуриков А.С. Исследование трибологических характеристик композиционных покрытий на основе никеля, формируемых с использованием детонационного газотермического напыления. Горная промышленность. 2024;(5S):210–214. https://doi.org/10.30686/1609-9192-2024-5S-210-214
Информация о статье
Поступила в редакцию: 24.09.2024
Поступила после рецензирования: 28.10.2024
Принята к публикации: 02.11.2024
Информация об авторах
Сирота Вячеслав Викторович – кандидат физико-математических наук, Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова, г. Белгород, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-4634-7109; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Зайцев Сергей Викторович – инженер-исследователь, Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова, г. Белгород, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0003-0122-1908; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Прохоренков Дмитрий Станиславович – инженерисследователь, Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова, г. Белгород, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-6455-8172; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Лимаренко Михаил Витальевич – младший научный сотрудник, Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова, г. Белгород, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0001-6699-6910; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Чуриков Антон Сергеевич – инженер-исследователь, Белгородский государственный технологический университет им В.Г. Шухова, г. Белгород, Российская Федерация; https://orcid.org/0000-0002-1829-2676; e-mail: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Вклад авторов
Авторы заявляют о равноценном вкладе всех соавторов в работу.
Список литературы
1. Orlov V., Tynchenko V., Nizameeva A., Shalaeva D., Ageev D. Development of a multifunctional cross-platform system for automation of energy data and resource management. E3S Web of Conferences. 2023;460:07002. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202346007002
2. Shamarova N., Suslov K., Ilyushin P., Shushpanov I. Review of battery energy storage systems modeling in microgrids with renewables considering battery degradation. Energies. 2022;15(19):6967. https://doi.org/10.3390/en15196967
3. Vidayev I.G., Martyushev N.V., Ivashutenko A.S., Bogdan A.M. The resource efficiency assessment technique for the foundry production. Advanced Materials Research. 2014;880:141–145. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.880.141
4. Ardashkin I.B., Yakovlev A.N., Martyushev N.V. Evaluation of the resource efficiency of foundry technologies: Methodological aspect. Advanced Materials Research. 2014;1040:912–916. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMR.1040.912
5. Панфилова Т.А., Тынченко В.С., Кукарцев В.А., Башмур К.А., Кондратьев В.В. К концепции выщелачивания металлосодержащего сырья в дезинтеграторе. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(11-1):239–251. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_111_0_239 Panfilova Т.А., Tynchenko V.S., Kukartsev V.A., Bashmur K.A., Kondratiev V.V. To the concept of leaching metal-containing raw materials in the dizintegrator. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023;(11-1):239–251. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_111_0_239
6. Tynchenko V.S., Stashkevich A., Muzyka P., Leontieva A.A., Degtyareva K.V. Effective energy management tools: inventory management and monitoring of energy consumption by personnel. E3S Web of Conferences. 2023;458:01011. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202345801011
7. Голик В.И., Кукарцев В.А., Панфилова Т.A., Тынченко В.С., Конюхов В.Ю. К механохимической активации процессов выщелачивания в дезинтеграторе. Горный информационно-аналитический бюллетень. 2023;(11-1):175–189. https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_111_0_175 Golik V.I., Kukartsev V.A., Panfilova T.A., Tynchenko V.S., Konyukhov V.Yu. The mechanochemical activation of leaching processes in a disintegrator. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2023;(11-1):175–189. (In Russ.) https://doi.org/10.25018/0236_1493_2023_111_0_175
8. Kravtsov K., Tynchenko V., Semenova E., Shalaeva D., Pinchuk I. Workflow automation and performance improvement based on PostgreSQL. E3S Web of Conferences. 2023;458:09022. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202345809022
9. Pashkov E.N., Martyushev N.V., Ponomarev A.V. An investigation into autobalancing devices with multireservoir system. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2014;66:012014. https://doi.org/10.1088/1757-899X/66/1/012014
10. Konyukhov V.Yu., Oparina T.A., Matasova I.Y., Modina M.A., Martyushev N.V. Ecologization of underground coal mining by means of ash use in backfill preparation. Mining Informational and Analytical Bulletin. 2024;(10):123–135. Available at: https://giab-online.ru/en/catalog/ekologizaciya-podzemnoy-ugledobychi-na-osnove-utilizacii-zoly-dl (accessed: 04.10.2024).
11. Кукарцев В.В., Кравцов К.И., Тынченко Я.А., Панфилова Т.А. Влияние горных факторов на избыточность солей и токсичность почвы в горных условиях. Устойчивое развитие горных территорий. 2023;15(3):784–797. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-3-784-797 Kukartsev V.V., Kravtsov K.I., Tynchenko Ya.A., Panfilova T.A. Influence of mountain factors on salt excess and soil toxicity in mountain conditions. Sustainable Development of Mountain Territories. 2023;15(3):784–797. (In Russ.) https://doi.org/10.21177/1998-4502-2023-15-3-784-797
12. Тынченко Я.А., Кукарцев В.В., Гладков А.А., Панфилова Т.А. Оценка качества технической воды в горнопромышленном производстве на основе методов машинного обучения. Устойчивое развитие горных территорий. 2024;16(1):56–69. https://doi.org/10.21177/1998-4502-2024-16-1-56-69 Tynchenko Ya.A., Kukartsev V.V., Gladkov A.A., Panfilova T.A. Assessment of technical water quality in mining based on machine learning methods. Sustainable Development of Mountain Territories. 2024;16(1):56–69. (In Russ.) https://doi.org/10.21177/1998-4502-2024-16-1-56-69
13. Vasileva V., Kukartsev V., Suprun E., Shalaeva D., Ageev D. Integration of automated information systems and architectural solutions in industrial enterprises. E3S Web of Conferences. 2023;458:09021. https://doi.org/10.1051/e3sconf/202345809021
14. Kukartsev V.A., Trunova A.I., Kukartsev V.V., Tynchenko V.S., Kurashkin S.O., Tynchenko Y.A. et al. Increasing the efficiency of synthetic iron production by the use of new kit lining. Metals. 2023;13(7):1184. https://doi.org/10.3390/met13071184
15. Skeeba V.Yu., Ivancivsky V.V. Martyushev N.V., Lobanov D.V., Vakhrushev N.V., Zhigulev A.K. Numerical simulation of temperature field in steel under action of electron beam heating source. Key Engineering Materials. 2016;712:105–111. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/KEM.712.105
16. Tananykhin D., Grigorev M., Korolev M., Solovyev T., Mikhailov N., Nesterov M. Experimental evaluation of the multiphase flow effect on sand production process: prepack sand retention testing results. Energies. 2022;15(13):4657. https://doi.org/10.3390/en15134657
