limЛитье и металлургияLitiyo i Metallurgiya (FOUNDRY PRODUCTION AND METALLURGY)1683-60652414-0406BNTU10.21122/1683-6065-2020-3-84-92lim-3240Research ArticleМатериаловедениеScience of materialsПлазменные покрытия из механически синтезированных композиционных порошков на основе системы «железо-алюминий»Plasma coatings made of mechanically synthesized composite powders based on the «iron-aluminum» systemЛовшенкоФ. Г.LovshenkoF. G.

г. Могилев, пр. Мира, 43

ФедосенкоА. С.FedosenkoA. S.

г. Могилев, пр. Мира, 43

fedosenkoas@tut.byБелорусско-Российский университетБеларусьBelarusian-Russian UniversityBelarus202020102020038492Copyright © Ловшенко Ф.Г., Федосенко А.С., 20202020Ловшенко Ф.Г., Федосенко А.С.Lovshenko F.G., Fedosenko A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://lim.bntu.by/jour/article/view/3240

Установлены закономерности формирования плазменных покрытий, получаемых из порошков на основе системы FeAl, синтезируемых методом реакционного механического легирования. Выявлено влияние режимов обработки композиций в механореакторе на свойства покрытий. Предложен эффективный способ управления пористостью покрытий из разработанных порошков, в основу которого положено изменение мощности, потребляемой установкой.

Плазменные покрытия имеют неравновесный фазовый состав, который в отличие от равновесного включает широкую гамму оксидов металла основы и легирующих элементов, образующихся в процессе напыления. Покрытия при этом сохраняют субмикромикрокристаллический тип структуры порошков с высокоразвитой границей зерен и субзерен. Основой покрытий является интерметаллид FeAl. В роли упрочняющих фаз выступают ультрадисперсные соединения интерметаллидов и оксидов.

Отжиг порошков оказывает значительное влияние на структуру и свойства покрытий и, в первую очередь, на слои из композиций с комплексным легированием оксидами. Термическая обработка способствует увеличению плотности и твердости покрытий и снижению пористости. Исследование образцов покрытий после отжига при высоких температурах свидетельствует о высокой жаропрочности и сохранении микрокристаллического типа структуры их основы.

The regularities of the formation of plasma coatings obtained from powders based on the Fe-Al system synthesized by the reaction mechanical alloying method are established. The influence of the processing modes of the compositions in the mechanoreactor on the properties of coatings is revealed. An effective method for controlling the porosity of coatings from developed powders based on a change in the power consumed by the installation is proposed.

Plasma coatings have a nonequilibrium phase composition, which, in contrast to the equilibrium one, contains a wide range of metal oxides of the base and alloying elements formed during the spraying. The coating retains submicra – microcrystalline type of structure of powders with a highly developed grain and subgrain boundary. The basis of the coating is intermetallic FeAl. The role of hardening phases is played by ultrafine compounds of intermetallics and oxides.

Powder annealing has a significant effect on the structure and properties of coatings and, first of all, on layers from compositions with complex alloying with oxides. Heat treatment increases the density and hardness of coatings and reduces porosity. The study of coating samples after high temperature indicates high heat resistance and the preservation of the microcrystalline type of structure of their bases.

реакционное механическое легированиеплазменное напылениеплазменные покрытияотжигфазовый составмикроструктуратвердостьпористостьFeAlreaction mechanical alloyingplasma sprayingplasma coatingsannealingphase compositionmicrostructurehardnessporosityFeAlReferencesФазовый состав, структура и свойства жаропрочных порошков на основе системы «железо‑алюминий», полученных по технологии реакционного механического легирования / Ф. Г. Ловшенко, А. С. Федосенко// Литье и металлургия. 2019. № 3.С. 133–141.Lovshenko F.G., Fedosenko A. S. Fazovyj sostav, struktura i svojstva zharoprochnyh poroshkov na osnove sistemy «zhelezoaljuminij», poluchennyh po tehnologii reakcionnogo mehanicheskogo legirovanija [Phase composition, structure and properties of heat‑resistant powders based on the iron‑aluminum system obtained by the technology of reactive mechanical alloying]. Lit’e i metallurgija = Foundry production and metallurgy, 2019, no. 3, pp. 133–141.Hardening and softening of FeAl during milling and annealing / X. Amils [et al.] // Intermetallics. 2000. № 8. P. 805–813.Amils X. et al. Hardening and softening of FeAl during milling and annealing. Intermetallics, 2000, no. 8, pp. 805–813.Structural transformation of Al‑Fe alloys analysed by neutron diffraction and Mössbauer spectroscopy / S. Enzo [et al.] // Journal of Materials Science. 2004. Vol. 39. No 20. P. 6333–6339.Enzo S. et al. Structural transformation of Al‑Fe alloys analysed by neutron diffraction and Mössbauer spectroscopy. Journal of Materials Science, 2004, no. 20, vol. 39, pp. 6333–6339.Microstructural and kinetic aspects of the transformations induced in a feal alloy by ball‑milling and thermal treatments / S. Gialanella [et al.]// Actamateriala. 1998. Vol. 46. No 9. P. 3305–3316.Gialanella S. et al. Microstructural and kinetic aspects of the transformations induced in a feal alloy by ball‑milling and thermal treatments. Actamateriala, 1998, no. 9, vol. 46, pp. 3305–3316.Structural, mechanical and magnetic properties of nanostructured FeAl alloys during disordering and thermal recovery / X. Amils [et al.] //NanoStructured Materials. 1999. Vol. 11. No 6. P. 689–695.Amils X. et al. Structural, mechanical and magnetic properties of nanostructured FeAl alloys during disordering and thermal recovery. NanoStructured Materials, 1999, no. 6, vol. 11, pp. 689–695.Mössbauer and structure studies on metallic powders from Fe‑Al‑X (X = Ni, Cu, Cr) / A. Hanc [et al.] // Archives of Materials Science and Engineering. 2008. Vol. 31. Issue 1. P. 21–24.Hanc A. et al. Mössbauer and structure studies on metallic powders from Fe‑Al‑X (X = Ni, Cu, Cr). Archives of Materials Science and Engineering, 2008, vol. 31, Issue 1, pp. 21–24.Electron microscopy and x‑ray diffraction characterization of FeAl – BN nanocomposites produced by mechanical alloying / G. Rosas [et al.] // ActaMicroscopica. 2010. Vol. 19. No 3. P. 285–290.Rosas G. et al. Electron microscopy and x‑ray diffraction characterization of FeAl – BN nanocomposites produced by mechanical alloying. ActaMicroscopica, 2010, no. 3, vol. 19, pp. 285–290.Ловшенко, Ф. Г. Закономерности формирования фазового состава, структуры и свойств механически легированных материалов / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко. Могилев: Белорус.‑Рос. ун‑т, 2016. 420 с.Lovshenko F. G., Lovshenko G. F. Zakonomernosti formirovanija fazovogo sostava, struktury i svojstv mehanicheski legirovannyh materialov [Patterns of formation of phase composition, structure and properties of mechanically alloyed materials]. Mogilev, Belorussko‑Rossijskij universitet Publ., 2016, 420 p.Ловшенко, Г. Ф. Теоретические и технологические аспекты создания наноструктурных механически легированных материалов на основе металлов / Г. Ф. Ловшенко, Ф. Г. Ловшенко. Могилев: Белорус.‑Рос. ун‑т, 2005. 276 с.Lovshenko G.F., Lovshenko F. G. Teoreticheskie i tehnologicheskie aspekty sozdanija nanostrukturnyh mehanicheski legirovannyh materialov na osnove metallov [Theoretical and technological aspects of creating nanostructured mechanically alloyed materials based on metals]. Mogilev, Belorussko‑Rossijskij universitet Publ., 2005, 276 p.Механически легированные жаропрочные порошки для производства изделий аддитивными технологиями / Ф. Г. Ловшенко, А. С. Федосенко. Могилев: Белорус.‑Рос. ун‑т, 2019. 405 с.Lovshenko F. G., Fedosenko A. S. Mehanicheski legirovannye zharoprochnye poroshki dlja proizvodstva izdelij additivnymi tehnologijami [Mechanically alloyed heat‑resistant powders for the manufacture of products by additive technologies]. Mogilev, Belorussko‑Rossijskij universitet, 2019, 405 p.Ловшенко, Ф. Г. Закономерности структурно‑фазовых превращений в механически легированных порошках и плазменных покрытиях из них / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко, А. С. Федосенко // Вестн. Белорус.‑Рос.ун‑та. 2017. № 1 (54). С. 31–46.Lovshenko F. G., Lovshenko G. F., Fedosenko A. S. Zakonomernosti strukturno‑fazovyh prevrashhenij v mehanicheski legirovannyh poroshkah i plazmennyh pokrytijah iz nih [Patterns of structural‑phase transformations in mechanically alloyed powders and plasma coatings from them]. Vestnik Belorussko-Rossijskogo universiteta = Bulletin of the Belarusian-Russian University, 2017, no. 1 (54), pp. 31–46.Ловшенко, Ф. Г. Влияние механического легирования на фазовый состав и теплосодержание термореагирующих порошковых композиций на основе железа и никеля для газотермических покрытий / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко, А. С. Федосенко // Литье и металлургия. 2014. № 4 (77). С. 99–108.Lovshenko F. G., Lovshenko G. F., Fedosenko A. S. Vlijanie mehanicheskogo legirovanija na fazovyj sostav i teplosoderzhanie termoreagirujushhih poroshkovyh kompozicij na osnove zheleza i nikelja dlja gazotermicheskih pokrytij [The effect of mechanical alloying on the phase composition and heat content of thermosetting powder compositions based on iron and nickel for gas‑thermal coatings]. Lit’e i metallurgija = Foundry production and metallurgy, 2014, no. 4 (77), pp. 99–108.Свойства плазменных покрытий из механически легированных порошков на основе металлов /Ф.Г. Ловшенко, А. С. Федосенко// Металлургия машиностроения. 2019. № 4. С. 20–24.Lovshenko F.G., Fedosenko A. S. Svojstva plazmennyh pokrytij iz mehanicheski legirovannyh poroshkov na osnove metallov [Properties of plasma coatings of mechanically alloyed powders based on metals]. Metallurgija mashinostroenija = Metallurgy engineering., 2019, no. 4, pp. 20–24.Ловшенко, Ф. Г. Закономерности структурно‑фазовых превращений в механически легированных порошках и плазменных покрытиях из них / Ф. Г. Ловшенко, Г. Ф. Ловшенко, А. С. Федосенко // Вестн. Белорус.‑Рос. ун‑та. 2017. № 1 (54). С. 31–46.Lovshenko F. G., Lovshenko G. F., Fedosenko A. S. Zakonomernosti strukturno‑fazovyh prevrashhenij v mehanicheski legirovannyh poroshkah i plazmennyh pokrytijah iz nih [Patterns of structural‑phase transformations in mechanically doped powders and plasma coatings from them]. Vestnik Belorussko-Rossijskogo universiteta = Bulletin of the Belarusian-Russian University, 2017, no. 1 (54), pp. 31–46.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.