GROWTH KINETICS, PHASE-STRUCTURAL STATE AND HARDNESS OF MICRO-ARC OXIDE COATINGS ON CAST ALUMINUM ALLOYS AL2, AL9, AL25

V. V. Subbotina, V. V. Bilozerov, O. V. Sobol
2020 Physical Metallurgy and Heat Treatment of Metals  
Анотація. Мета дослідження − вивчення впливу умов електролізу при мікродуговому оксидуванні в лужно-силікатному електроліті на закономірності кінетики росту, структурно-фазового стану й твердість МДОпокриттів на ливарних сплавах різного складу. Meтодологія. Для досліджень застосовано методики мікродугового оксидування з різним складом лужно-силікатних електролітів і за різних щільностей струму. Дослідження формованої поверхні проводилося методом растрової електронної мікроскопії,
more » ... ий аналіз − рентгендифракційним методом, дані якого зіставлялися з результатами вимірювання мікротвердості. Основні результати. Визначено можливість формування високощільних МДО-покриттів на ливарних сплавах з умістом кремнію 9...13 %. Виявлено закономірності кінетики зростання МДО-покриттів на ливарних сплавах АЛ2, АЛ9 і АЛ25 залежно від щільності струму й складу електроліту. Показано, що фазовий склад МДО-покриттів на ливарних сплавах включає: γ-А1 2 О 3 , α-А1 2 О 3 і фаза муліт (3А1 2 О 3 •2SіO 2 ). Початкова стадія росту покриття характеризується переважним формуванням γ-А1 2 О 3 і 3А1 2 О 3 •2SіO 2 фаз. У разі збільшення тривалості оксидування відбувається формування фази α-А1 2 О 3 , вміст якої не перевищує 20 % за найбільшої (120 хв) тривалості оксидування. Твердість покриттів підвищується зі збільшенням вмісту α-А1 2 О 3 і досягає величини 17 000 МПа за найбільшого вмісту (18 %). Наукова новизна. Установлено, що за тривалості процесу понад 60 хвилин кінетичні залежності зміни товщини покриттів від часу МДО-процесу мають характер близький до лінійного зі швидкістю росту близько 0,5 мкм/хв. Така швидкість більша, ніж удічі нижча, ніж швидкість росту покриттів на деформованих алюмінієвих сплавах (наприклад, Д16 і АМг6) в аналогічних умовах оксидування. При часі формування менше 60 хвилин швидкість росту залежить як від типу сплаву, так і складу електроліту. Найбільша швидкість росту 0,7 мкм/хв досягається на сплаві АЛ25 в електроліті 2 г/л КОН + 12 г/л Na 2 SіO 3 . Виявлено зміну періоду ґратки γ-А1 2 О 3 фази зі збільшенням тривалості оксидування, від значень менше табличних (0,790 нм) при часі оксидування менше 60 хвилин до величини, що значно перевищує табличне при великому часі оксидування (понад 120 хв). Запропоновано модель, відповідно до якої зменшення періоду ґратки пов'язане із заміщенням іонів Al на Sі, а збільшення періоду визначається різною валентністю іонів, замінних, і утворюванням у зв'язку із цим додаткових вакансій. Практичне застосування. Проведене дослідження показало можливість формування надтвердого (HV ≈ 17 000 МПа) покриття на ливарному алюмінієвому сплаві, що є умовою забезпечення високої зносостійкості для більшості видів зношування. Ключові слова: мікродугове оксидування; алюмінієвий сплав; електроліт; щільність струму; товщина покриття; фазовий склад; твердість КИНЕТИКА РОСТА, ФАЗОВО-СТРУКТУРНОЕ СОСТОЯНИЕ И ТВЕРДОСТЬ МИКРОДУГОВЫХ ОКСИДНЫХ ПОКРЫТИЙ НА ЛИТЕЙНЫХ АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВАХ АЛ2, АЛ9, АЛ25 СУББОТИНА В. В. 1 , канд. техн. наук, доц., БЕЛОЗЕРОВ В. В. 2 , канд. техн. наук, доц., СОБОЛЬ О. В. 3* , докт. ф.-м. наук, проф. 1 Кафедра материаловедения, Национальный технический университет «Харьковский политехнический институт», МЕТАЛОЗНАВСТВО ТА ТЕРМІЧНА ОБРОБКА МЕТАЛІВ № 3 (90) 2020 ISSN 2413-7405 SUBBOTINA V. Abstract. Purpose. The aim of the research was to study the effect of electrolysis conditions during microarc oxidation in an alkaline silicate electrolyte on the regularities of the growth kinetics, structural-phase state, and hardness of MAO coatings on casting alloys of different compositions. Methodology. To achieve the goal of the research,
doi:10.30838/j.pmhtm.2413.290920.53.669 fatcat:vuvfz2b2gjakhep5xkncxerwrm