49. Відділ матеріалознавства та інженерії високостійких поверхневих шарів

Основні напрямки наукової діяльності

• Встановлення закономірностей метастабільних фазових і структурних перетворень в металевих, керамічних системах з метою розробки основ структурної інженерії формування функціональних властивостей поверхневих шарів.

Найкращі результати

2017 рік

НОВІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ ТА ПОКРИТТЯ ДЛЯ ЗАХИСТУ ДЕТАЛЕЙ ГІДРОЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБЛАДНАННЯ ВІД КАВІТАЦІЙНОГО ТА КОРОЗІЙНОГО ЗНОШУВАННЯ

Вивчено закономірності фазо- та структуроутворення композиційних матеріалів на основі інтерметалідів NiTi та NiAl з добавками тугоплавких сполук, визначено склад та оптимальні співвідношення структурних складових для розробки матеріалів систем NiAl(NiTi)-Ti(Cr,Zr)B2 з різним вмістом тугоплавкої фази (15-45 мас.%). Досліджено кавітаційну, гідроабразивну та корозійну поведінку композиційних матеріалів систем NiAl(NiTi)-CrB₂ у водних середовищах. Встановлено, що для матеріалів системи NiAl-CrB₂ введення корозійностійкої добавки – дибориду хрому не впливає на корозійну стійкість отриманих композитів. Також встановлено, що композит NiTi–30 мас. % CrB₂ практично не кородує. Це дозволяє рекомендувати даний матеріал для його подальшого застосування в якості захисних корозійностійких покриттів.

Основні виконавці: О.М.Полярус, О.В.Толочина.

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЙ І МАТЕРІАЛІВ ДЛЯ ЕЛЕКТРОІСКРОВОГО НАНЕСЕННЯ ПОКРИТТІВ З МЕТОЮ ПІДВИЩЕННЯ ТЕРМІНУ ЕКСПЛУАТАЦІЇ І НАДІЙНОСТІ ДЕТАЛЕЙ ТЕХНОЛОГІЧНОГО І ЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБЛАДНАННЯ ТА ІНСТРУМЕНТІВ

У рамках виконання проекту Р8.1 програми “РЕСУРС-2” розроблено та виготовлено нові електродні матеріали на основі WC, TiC, Mo₂C i TiB₂ для формування твердих (твердість 14-24 ГПа, товщина 40-120 мкм) зносостійких електроіскрових покриттів на металевій підкладці та проведено дослідно-промислову апробацію розроблених матеріалів і технології електроіскрового легування на підприємствах: “Товариство реалізації інженерних задач” (ТРІЗ) (м. Суми), АТ “Сумське машинобудівне науково-виробниче об’єднання”. Застосовані матеріали дозволяють одержати якісну зміцнену поверхню, при необхідності, відновлювати розміри деталі, що збільшує ресурс роботи агрегатів і, порівнюючи з іншими способами ремонту, суттєво (в 5-10 разів) зменшує витрати.

Основні виконавці: О.В.Паустовський, Ю.Г.Ткаченко, Т.В.Курінна, В.Г.Христов

РОЗРОБКА КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМИ TiCrB₂-NiAlCr ТА ТЕХНОЛОГІЇ НАНЕСЕННЯ ЗАХИСНИХ ПОКРИТТІВ ІЗ НИХ НА ДЕТАЛІ, ЩО ПРАЦЮЮТЬ В ЕКСТРЕМАЛЬНИХ УМОВАХ

Розроблено технологію напилення детонаційних покриттів із матеріалів системи TiCrB₂– NiAlCr на конструкційні сталі із міцністю зчеплення 130–170 МПа, твердістю HV5000–10500 МПа та щільністю 90–99%. Вивчено мікроструктуру та хімічний склад отриманих покриттів. На основі результатів проведених досліджень розроблено технологію відновлення золотника гідророзподільника шляхом детонаційного напилення на робочу поверхню покриттів із композиційного матеріалу TiCrB₂– 50%

Основні виконавці: В.П.Коновал

ПЕРСПЕКТИВНІ КОМПОЗИЦІЙНІ МАТЕРІАЛИ НА ОСНОВІ ІНТЕРМЕТАЛІДІВ СИСТЕМ Ni-Al, Ni-Ti, Ti-Al, Fe-Al ДЛЯ ЗАХИСТУ ТА ВІДНОВЛЕННЯ ДЕТАЛЕЙ ДВИГУНІВ АВТОМОБІЛЬНОЇ, АВІАЦІЙНОЇ ТА ГІДРОЕНЕРГЕТИЧНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ

Проведено вибір оптимальних технологічних параметрів отримання композиційних матеріалів на основі інтерметалідів NiAl, TiAl, FeAl та NiTi за різними технологіями. Досліджено структуру та фазовий склад отриманих композитів. Встановлено, що оптимальним методом отримання композитів на основі систем Ni-Al та Ni-Ti є спікання у вакуумі, а для композитів на основі систем Fe-Al та Ti-Al – термічний синтез та гаряче штампування.

Основні виконавці: О.М.Полярус, О.В.Толочина

РОЗРОБКА ФІЗИКО-ХІМІЧНИХ ПРИНЦИПІВ СТВОРЕННЯ НОВИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ ПОРОШКОВИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ САМОФЛЮСІВНИХ СПЛАВІВ СИСТЕМ NI(FE)CRBSIC З ДОБАВКАМИ ТУГОПЛАВКИХ СПОЛУК ТИТАНУ ТА ХРОМУ ДЛЯ ГАЗОТЕРМІЧНИХ ТА ЕЛЕКТРОІСКРОВИХ ПОКРИТТІВ З ПІДВИЩЕНОЮ ЗНОСОСТІЙКІСТЮ

Вивчено закономірності змочування тугоплавких сполук TiB₂, CrB₂, ZrB₂ та TiC самофлюсівними сплавами на основі нікелю (ПГ-СР3) та заліза (ПГ-Ж14). Досліджено вплив кількості добавок бориду хрому та дибориду титану на формування структури композиційних матеріалів на основі самофлюсівного сплаву FeNiCrBSiC методом диференціального термічного аналізу з наступним вивченням структури отриманих композиційних матеріалів. Встановлено, що в результаті хімічної взаємодії в системах FeNiCrBSiC–TiB₂ та FeNiCrBSiC–CrB₂ відбувається інтенсивне утворення складних боридів за участю хрому, заліза та молібдену, які характеризуються високим рівнем твердості. Вивчено вплив технологічних параметрів, а саме часу розмелювання порошків та температури спікання, на формування структури композиційних матеріалів системи FeNiCrBSiC-MeB₂

Основні виконавці: М.С.Стороженко, О.Є.Терентьєв

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРИНЦИПІВ ОТРИМАННЯ НОВИХ ЗНОСО- Й КОРОЗІЙНОСТІЙКИХ ГАЗОТЕРМІЧНИХ ТА ЕЛЕКТРОІСКРОВИХ ПОКРИТТІВ СИСТЕМИ NiAl-CrВ₂ І ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХ ПОВЕДІНКИ В УМОВАХ ВИСОКИХ (ДО Т=1000°С) ТЕМПЕРАТУР

Досліджено особливості високотемпературного окиснення на повітрі композиційних матеріалів системи NiAl-CrВ₂ при Т=500, 800 та 1000°С. Отримано композиційні порошкові матеріали NiAl-15(30)%CrВ₂ для нанесення газотермічних покриттів. Проведено комплексні триботехнічні випробування плазмових покриттів в температурному діапазоні Т= 500-1000ºС. Показано, що оптимальним з точки зору підвищення зносостійкості інтерметаліду є покриття, що містить 15% CrВ₂

Основні виконавці:О.М.Полярус, О.Є.Терентьєв, О.Д.Костенко

2016 рік

РОЗРОБКА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРИНЦИПІВ ОТРИМАННЯ НОВИХ ЗНОСО- Й КОРОЗІЙНОСТІЙКИХ ГАЗОТЕРМІЧНИХ ТА ЕЛЕКТРОІСКРОВИХ ПОКРИТТІВ СИСТЕМИ NiAl-CrВ₂ І ДОСЛІДЖЕННЯ ЇХ ПОВЕДІНКИ В УМОВАХ ВИСОКИХ (ДО Т=1000°С) ТЕМПЕРАТУР

Отримані композиційні порошкові матеріали (КПМ) системи NiAl-CrВ₂ за різними технологіями (конгломерування на органічному зв´язуючому, спікання або гаряче пресування з подальшим подрібненням). Нанесено композиційні плазмові та детонаційні покриття на основі інтерметаліду NiAl з вмістом дибориду хрому 15 мас.%.

Показано, що покриття, отримане з конгломерованих порошків має лише 7-9 мас.%. зміцнюючої фази замість зазначених 15 мас. % CrB₂. При горячому пресуванні кількість боридної фази практично зберігається (12 мас. %), але спостерігається деяка нерівномірність її розподілу в структурі покриття.

Кожна частинка композиційних порошків, отриманих за технологією спікання, являє собою композиційний матеріал, який складається з NiAl-матриці та зерен CrB₂. Як наслідок, в структурі такого покриття спостерігається рівномірний розподіл частинок дибориду хрому в структурі покриття, а його кількість відповідає вихідним 15 мас. %.

Основні виконавці: О. М. Полярус, К. М. Гальцов

РОЗРОБКА ПРИНЦИПІВ СТРУКТУРНОЇ ІНЖЕНЕРІЇ ЗНОСОСТІЙКИХ (НА ОСНОВІ ТВЕРДИХ СПЛАВІВ) ПОКРИТТІВ НОВОГО ПОКОЛІННЯ З ВИКОРИСТАННЯМ ЕЛЕКТРОФІЗИЧНИХ МЕТОДІВ ПОВЕРХНЕВОЇ ОБРОБКИ

Сформульовано наукові критерії створення КПМ на основі самофлюсівного сплаву Ni-Cr-B-Si-C, які полягають в тому, що при виборі зміцнюючої добавки для КПМ на основі СФС необхідно керуватися тим, що між компонентами у процесі отримання КПМ повинна відбуватися міжфазна взаємодія, що призводить до утворення нових високотвердих фаз в матриці, які сприятимуть підвищенню зносостійкості композиційних газотермічних покриттів. Встановлено, що газотермічні покриття з КПМ, отриманих за технологією рідкофазного спікання, відрізняються високою щільністю і малою кількістю оксидних плівок, за рахунок чого забезпечується високий когезійний зв´язок в покритті і адгезійний зв´язок зерен зміцнюючих фаз з матричним матеріалом. В покриттях з цих КПМ реалізується така структура, в якій пластична матриця ефективно запобігає крихкому руйнуванню, а тверді зерна дибориду титану сприймають основне навантаження при терті ковзання і сприяють формуванню захисних оксидних плівок на поверхні тертя і, таким чином, ефективно підвищують зносостійкість покриттів.

У результаті комплексних трибологічних випробувань встановлено, що введення до складу КПМ тугоплавкої сполуки у якості зміцнюючої добавки призводить до значного підвищення зносостійкості газотермічних та електроіскрових композиційних покриттів в умовах тертя ковзання без мастила у парі зі сталлю (до 3,5 разів).

Основні виконавці: О. Є. Терентьєв, Ю. В. Губін, В. М. Кисіль.

РОЗРОБКА НОВИХ КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ НА ОСНОВІ ІНТЕРМЕТАЛІДІВ ДЛЯ ЗАХИСТУ ДЕТАЛЕЙ СУДНОБУДІВЕЛЬНОЇ ПРОМИСЛОВОСТІ ТА ГІДРОЕНЕРГЕТИЧНОГО ОБЛАДНАННЯ ВІД КОРОЗІЇ ТА КАВІТАЦІЙНОГО ЗНОШУВАННЯ

Досліджено особливості змочування та контактної взаємодії в системах iTi(Al)-MeB₂. Розроблено композити на основі інтерметалідів NiAl та NiTi, досліджено їх структуру та склад. Вивчено корозійну поведінку вихідних інтерметалідів, а також композиційних матеріалів на їх основі у морській воді. Встановлено, що введення 30 мас.% CrB₂ до інтерметаліду NiAl не впливає на підвищення корозійної стійкості композиту системи NiAl–CrB₂. Розроблений композит NiTi–30 мас.% CrB₂ практично не кородує. Кавітаційні випробування показали, що поверхні вихідних інтерметалідів та композитів на їх основі майже не зношуються в порівнянні зі сталлю.

Основні виконавці: О. М. Полярус, Ю. О. Федоран, Ю. Б. Руденко

РОЗРОБКА КОМПОЗИЦІЙНИХ МАТЕРІАЛІВ СИСТЕМИ TiCrB₂-NiAlCr ТА ТЕХНОЛОГІЇ НАНЕСЕННЯ ЗАХИСНИХ ПОКРИТТІВ ІЗ НИХ НА ДЕТАЛІ, ЩО ПРАЦЮЮТЬ В ЕКСТРЕМАЛЬНИХ УМОВАХ

Отримано нові композиційні матеріали системи TiCrB₂-NiAlCr з різним співвідношенням тугоплавкої та металевої складових (75:25, 50:50, 25:75% об.) для газотермічного напилення та електроіскрового легування. Вивчено склад, структуру отриманих матеріалів та їх технологічні властивості (текучість, фракційний склад, насипну щільність). Показано, що при співвідношенні TiCrB₂ і NiAlCr 50:50 (об. %) спостерігається найбільш рівномірний розподіл структурних складових, як в порошковому, так і електродному матеріалі. Порошковий матеріал, що містить 25% металевої фази має невисоку текучість, тоді як при вмісті 50% NiAlCr текучість збільшується в 3 рази.

Основні виконавці: В. П. Коновал, О. А. Бондаренко, В. Ю. Чернацька

Публікації у закордонних виданнях

1. Технічні науки. O. Umanskyi, O. Poliarus, M. Ukrainets, O. Kostenko, M Antonov, I. Hussainova. Influence of Cr, Ti and Zr Oxides Formation on High Temperature Sliding of NiAl-Based Plasma Spray Coatings // Journal “Key Engineering Materials”, Trans Tech Publications, Switzerland, Vol. 674 (2016), pp 308-312.

2. Технічні науки. O. Poliarus, O. Umanskyi, I. Boiko, Ye. Puhachevska. New composite materials based on intermetallics for protection details of hydropower equipment from cavitation, hydroabrasive and corrosion wear // Journal “Key Engineering Materials”, Trans Tech Publications, Switzerland, Vol. 721 (2017), pp 300-305.

3. Технічні науки. O. Umanskyi, O. Poliarus, M. Ukrainets, M Antonov, I. Hussainova. High Temperature Sliding Wear of NiAl-based Coatings Reinforced by Borides // Materials Science (MEDZIAGOTYRA). Vol. 22, No. 1. 2016, pp 49-53.

4. Технічні науки. В. Л. Сироватка, И. И. Тимофеева, М. А. Васильковская, М. С. Яковлева. Исследование возможности получения порошков алюминидов железа и их легирования механохимическим синтезом. – Веснік Гродзенскага дзержанага університэта імя Янкі Купалы, Серія 6. Тэхніка. Том 6, №1 – 2016. –.С.21-31.

Опубліковані тези

1. Технічні науки. O. Poliarus, O. Umanskyi, I. Boiko, Ye. Puhachevska. New composite materials based on intermetallics for protection details of hydropower equipment from cavitation, hydroabrasive and corrosion wear // Abstract book of the 25th International Baltic Conference of Engineering Materials & Tribology– Riga, Latvia. – November 3-4, 2016. – P. 23.

2. Технічні науки. O. Poliarus, O. Umanskyi. High-temperature oxidation character of composite materials based on NiAl // Abstract book of the E-MRS 2016 Fall Meeting – Warsaw, Poland. – September 19-22, 2016. – P. 410.

3. Технічні науки. O. Poliarus, O. Umanskyi, S. Chernega, V. Talash. New composite materials for protection of shipbuilding and hydroenergetic equipment details from cavitation and corrosion wear // Abstract book of the E-MRS 2016 Fall Meeting – Warsaw, Poland. – September 19-22, 2016. – P. 411.

4. Технічні науки. Кудь И. В., Еременко А. И., Лиходед Л. С., Сироватка В. Л., Зяткевич Д. П. Влияние предварительной механоактивации на синтез интерметаллида титан-алюминий – хром // 5-я международная Самсоновская конференция ,,Материаловедение тугоплавких соединений и композитов” 24-25 мая –2016 г.- Киев, Украина. – С. 30.

5. Технічні науки. Сироватка В. Л., Яковлева М. С., Талако Т. Л., Лецко А. И. Получение модифицированных композиционных порошков материалов на основе диборида титана для детонационных покрытий с высокой износостойкостью // 5-я международная Самсоновская конференция, Материаловедение тугоплавких соединений и композитов” 24-25 мая – 2016 г.- Киев, Украина. – С. 79.

6.Технічні науки. Полярус О. М., Чернега С. М., Уманський О. П., Марценюк I. C., Федоран Ю. О. Дослiдження кавiтацiйноii стiйкостi матерiалiв систем Ni-Al та Ni-Ti // V Міжнародна наукова конференція «Матеріали для роботи в екстремальних умовах – 6». – Київ, 1-2 грудня 2016 р.

Співробітники

Уманський О.П.
проф., д.т.н.

Гальцов К.М.

Губін Ю.В.

Коновал В.П.
ст.н.сп., к.т.н.

Кущев О.В.

Марценюк І.С.

Полярус О.М.
к.т.н.

Сироватка В.Л.
к.т.н.

Терентьєв О.Є.
ст.д., к.т.н.

Терещенко В.С.

Шелудько В.Є.
к.т.н.

Публікації

2024 << 2004 2003 2002 2001 2000 1999 1998 1997 Всі Довідник